钙钛矿电池原理，钙钛矿电池结构图

钙钛矿太阳能电池极高的光电转换效率使其商业化前景非常诱人。本文综述了近年来钙钛矿层的制备方法和新材料合成方面的主要问题和研究进展。钙钛矿太阳能电池的另一个重要因素是提高其运行稳定性和工艺可重复性。钙钛矿薄膜材料的合成方法简单，可以通过共蒸发法或低成本溶液加工法来实现。主要原因是电池异质结结构不稳定。一旦异质结结构被破坏，电池性能将明显下降。

由于钙钛矿材料激子结合能的差异，这些载流子要么成为自由载流子，要么形成激子。钙钛矿太阳能电池的发展十分迅速。短短几年时间，其光电转换效率已达到20%，超越非晶硅，接近多晶硅的水平，成为光伏领域最强劲的竞争对手之一。此类薄膜太阳能电池的光电转换效率明显高于非晶硅薄膜太阳能电池。成本低于单晶硅电池，且易于量产。但由于镉有剧毒，容易出现环境污染问题。

1、钙钛矿电池发展前景

在钙钛矿太阳能电池中，选择HTM材料的标准是空穴迁移率高、能级与钙钛矿晶体匹配、润湿性好、制备简单。然而，由于所用电解液对钙钛矿材料的腐蚀，电池稳定性很差[7]。除了多晶硅和非晶硅薄膜太阳能电池外，人们还开发了基于无机化合物的薄膜太阳能电池。这些无机薄膜材料主要包括以砷化镓、硫化镉、碲化镉和铜为代表的III-V族化合物。硒化铟薄膜电池等

2、钙钛矿电池优缺点

空穴阻挡层采用TiO2致密层，因其价带能级远低于钙钛矿光吸收层的价带顶，可有效阻止空穴的注入。因此，电池中的钙钛矿层不仅是发生光伏效应的核心区域，也是载流子的有效传导区域。这类材料可以与钙钛矿层形成电子选择性接触，提高光生电子的提取效率，并阻止空穴向阴极迁移。电子和空穴的分离可能是由于光引起结构对称性的破坏，从而产生强大的内建电场，从而将两者分离并产生电压。

3、钙钛矿电池或迎量产元年

此外，由于这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合概率和较高的载流子迁移率，因此载流子扩散距离和寿命更长。然而，自然环境中的许多因素可能会破坏钙钛矿电池的化学稳定性，因此此类太阳能电池仍处于实验阶段，暂时无法商业化。然后，这些未络合的电子和空穴分别被收集在电子传输层和空穴传输层中，即电子从钙钛矿层传输到钙钛矿层。然而，所得的光电转换效率不高，并且电池的性能在液体电介质中不稳定。

钙钛矿太阳能电池通过钙钛矿光吸收层、电荷传输层等半导体材料组成的异质结结构分离并提取光生电荷，从而实现光能向电能的转换。大量研究表明，钙钛矿纳米材料及其薄膜质量对电池性能具有决定性影响。