鈣鈦礦太陽能電池技術的進展
鈣鈦礦光伏技術在很短的時間內異軍突起，迅速實現了對多晶硅技術的反超。目前鈣鈦礦太陽能電池的效率已經顯著高于多晶硅，而且它的上升勢頭遠未停止
作者：本刊特約撰稿 易娜
來源：《太陽能發(fā)電》雜志 2016年5月刊
原標題：鈣鈦礦太陽能電池技術的進展
1 鈣鈦礦材料的基礎知識
鈣鈦礦這個名字的本意是指鈦酸鈣（CaTiO3）礦石，爾后具有與鈦酸鈣類似晶體結構的材料被統(tǒng)稱為鈣鈦礦材料。鈣鈦礦材料的元素構成都滿足ABC3，而且典型的鈣鈦礦晶體具有一種特殊的立方結構。如圖1所示，在鈣鈦礦晶體的立方結構中，A元素是一個大體積的陽離子，居于立方體的中央；B元素是一個較小的陽離子，居于立方體的8個頂點；C元素是陰離子，居于立方體的12條邊的中點。換言之，若某種材料的晶體結構于此相符，則此類材料就可被稱為鈣鈦礦材料。
圖1: 鈦酸鈣晶體及其晶體結構。
鈣鈦礦最早被發(fā)現于1839年，到1926年其晶體結構就已基本明確。長期以來，學術界研究了鈣鈦礦材料的許多可能應用，包括非線性光學、激光等。1980年代，有機－無機復合型的鈣鈦礦材料開始出現。此類材料的結構特點是，ABC3中的陽離子A是一個有機小分子，B和C則是無機離子。引入有機小分子之后，此類鈣鈦礦材料便能溶解在普通溶劑里，從而為材料的應用帶來了許多便利。典型的有機－無機復合型鈣鈦礦有碘化鉛甲胺（CH3NH3PbI3）、溴化鉛甲胺（CH3NH3PbBr3）等。
圖2: 碘化鉛甲胺（CH3NH3PbI3）晶體（左）和溶液（右）。
2 鈣鈦礦光伏技術的原理性優(yōu)勢
2009年，日本桐蔭橫濱大學的宮坂力教授將碘化鉛甲胺和溴化鉛甲胺應用于染料敏化太陽能電池，獲得了最高3.8%的光電轉化效率，此為鈣鈦礦光伏技術的起點。此后，鈣鈦礦太陽能電池的結構設計和配套材料等持續(xù)進步，在短短7年間效率就提高到了22.1%。
作者：易娜 來源：《太陽能發(fā)電》雜志 責任編輯：wutongyufg
太陽能發(fā)電網|nj-bjj.com 版權所有