在追求高效、低成本和環(huán)保能源的今天,鈣鈦礦電池以其獨(dú)特的光電性能和廣泛的應(yīng)用前景,逐漸成為了光伏領(lǐng)域的一顆璀璨新星。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種新型的光電材料,它是將無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料鈣鈦礦作為太陽(yáng)電池的活性層,并用有機(jī)或無(wú)機(jī)功能薄膜作為背電極。在此基礎(chǔ)上,將光電轉(zhuǎn)換效率提升至25.7%以上。由于鈣鈦礦具有低成本、可柔性等優(yōu)點(diǎn),鈣鈦礦太陽(yáng)能電池逐漸引起關(guān)注。
鈣鈦礦是一類(lèi)由鈣鈦礦型化合物組成的無(wú)機(jī)材料,其化學(xué)結(jié)構(gòu)由鈣鈦礦型的鹵化鉛和鹵化物組成。在有機(jī)分子和金屬鹵化物形成的混合溶液中,鉛離子可以與鹵素離子形成穩(wěn)定的配位化合物,當(dāng)配位化合物和金屬鹵化物形成比例達(dá)到1:1時(shí),會(huì)形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性能,包括光吸收能力強(qiáng)、電子遷移率高、帶隙可調(diào)等。鈣鈦礦材料可以作為光電探測(cè)器、太陽(yáng)能電池等光電器件的核心材料。
目前,鈣鈦礦材料主要分為兩大類(lèi):有機(jī)和無(wú)機(jī)。其中,有機(jī)材料主要是指含有鹵素的有機(jī)化合物,無(wú)機(jī)材料包括鉛鹵化物、鉛基鈣鈦礦材料、鉛硫酸鹽等。鈣鈦礦材料的發(fā)展過(guò)程中,經(jīng)歷了從無(wú)機(jī)到有機(jī),再到無(wú)機(jī)-有機(jī)的過(guò)程。
鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池是一種新穎的太陽(yáng)能電池,它結(jié)合了有機(jī)/無(wú)機(jī)兩種不同類(lèi)型的半導(dǎo)體材料。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料既具有有機(jī)材料的柔性,又具有無(wú)機(jī)材料的穩(wěn)定性,同時(shí)還兼具二者的優(yōu)點(diǎn)。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池是以鈣鈦礦為核心,采用有機(jī)或無(wú)機(jī)功能薄膜作為電子傳輸層、空穴傳輸層和電極,通過(guò)外部電路與電子受體相連接,其中鈣鈦礦材料作為活性層,有機(jī)或無(wú)機(jī)功能薄膜作為背電極。電池內(nèi)部的電子傳輸層和空穴傳輸層都采用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。由于有機(jī)和無(wú)機(jī)功能薄膜具有不同的光電性能,因此在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池中兩種功能薄膜分別具有不同的作用。因此,鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池的光電轉(zhuǎn)換效率由兩部分組成:鈣鈦礦材料本身的光電轉(zhuǎn)換效率和有機(jī)/無(wú)機(jī)功能薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率。