钙钛矿材料是一类有着与钛酸钙（CaTiO3）相同晶体结构的材料，是 Gustav Rose 在 1839年发现，后来由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski命名。钙钛矿材料结构式一般为ABX3，其中A和B是两种阳离子，X是阴离子。这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，比如吸光性、电催化性等等，在化学、物理领域有不小的应用。钙钛矿大家族里现已包括了数百种物质，从导体、半导体到绝缘体，范围极为广泛，其中很多是人工合成的。太阳能电池中用到的钙钛矿（CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3等）属于半导体，有良好的吸光性。


      钙钛矿太阳能电池是一种由有机材料和无机材料组合成的一种新型太阳能电池，和单晶硅／多晶硅／薄膜太阳能电池一样，都是将太阳能转化为电能的装置。和其他种类的太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池的成本低、制造便宜、具有柔韧性。2009年，日本桐荫横滨大学的宫坂力教授将碘化铅甲胺和溴化铅甲胺应用于染料敏化太阳能电池，获得了最高3.8%的光电转化效率，此为钙钛矿光伏技术的起点。此后，钙钛矿太阳能电池的结构设计和配套材料等持续进步，在短短7年间效率就提高到了22.1%。


      在光伏技术领域，如此迅速的技术飞跃是从来没有过的。以主流的多晶硅技术为例，1985年，多晶硅太阳能电池的实验室效率是15%左右，到2004年增 长到20.4%，20年时间只增长了5个百分点；2004年到2015年，11年间只增长到20.6%，几乎没有任何进步。如图3所示，钙钛矿光伏技术在很短的时间内异军突起，迅速实现了对多晶硅技术的反超。目前钙钛矿太阳能电池的效率已经显著高于多晶硅，而且它的上升势头远未停止，在短时间内超过25% 看来绝非难事。那么为什么研究人员认为钙钛矿太阳能电池将有望超过硅所创下的效率记录？


      答案的关键就在材料内部可激发的电子和可自由移动的电子中。当阳光照射太阳能电池时，一些电子会吸收能量而脱离原子束缚。充满能量的受激电子会穿过材料中的晶格向一边移动，或从电池的一端逸出，或遇上一个障碍或陷阱从而释放出无用的热量。对于硅太阳能电池中的硅材料来说，通常需要采用高达900℃的高温加热处理以便尽可能地降低缺陷浓度。然而钙钛矿只要约100℃就可以去除绝大多数晶体缺陷。此时，被光激发的电子同样能够顺利地逸出钙钛矿，且不至于因为撞上过多的障碍物而损失太多的能量。


      但对于任何基于半导体材料（例如硅或钙钛矿）制成的太阳能电池而言，太阳光能转化为电能的效率总有一个上限，这主要由半导体的“带隙”性质决定。带隙指的是使电子脱离束缚成为自由电子所需的最小能量。不同半导体通常具有不同的带隙，由此会导致一个两难境地出现：带隙越小，电池吸收的太阳光光谱范围就越大，也就可以利用更多的光能来激发电子，但每个电子的能量也会更低。材料+微信，内容不错。即使太阳能电池材料的带隙处于最理想的大小，也只能转化约33%的太阳能。


      在制造钙钛矿时，研究者们可以通过改变原料的成分来调节它的带隙宽度，因此钙钛矿太阳能电池在效率上超越硅电池是可能的。研究者还可以将带隙宽度不同的钙钛矿层叠加在一起变成叠层钙钛矿太阳能电池。


      相信通过上文的介绍，大家对钙钛矿发展优势也有了进一步的了解。希望上文给您带来帮助。更多相关资讯敬请关注：http://www.nthgdz.com欢迎来电咨询、到厂洽谈。