鈣鈦礦太陽能電池(chi)的結(jie)構

鈣鈦礦太陽能電(dian)(dian)(dian)池(chi)由上到下分別為玻璃(li)、FTO、電(dian)(dian)(dian)子傳輸層（ETM）、鈣鈦礦光敏層、空穴傳輸層（HTM）和金屬電(dian)(dian)(dian)極。

其(qi)中，電(dian)子(zi)傳輸層一般為致密的(de)(de)TiO2納(na)米顆(ke)粒，以阻止鈣鈦礦層的(de)(de)載(zai)(zai)流子(zi)與FTO中的(de)(de)載(zai)(zai)流子(zi)復合。通過調控TiO2的(de)(de)形貌(mao)、元素摻雜或使用其(qi)它的(de)(de)n型半(ban)導體材料如ZnO等手段來改善該層的(de)(de)導電(dian)能力，以提高(gao)(gao)電(dian)池(chi)的(de)(de)性能。目前(qian)報(bao)道的(de)(de)最高(gao)(gao)效率（～19.3%）的(de)(de)電(dian)池(chi)使用的(de)(de)即(ji)是釔摻雜的(de)(de)TiO2。

鈣鈦礦光敏層，多(duo)數情況下(xia)就是(shi)一層有(you)機金屬鹵(lu)化物半導(dao)體薄膜(mo)。也(ye)有(you)人(ren)使用的是(shi)有(you)機金屬鹵(lu)化物填充的介孔結構（TiO2、ZrO2和Al2O3骨架），或者(zhe)兩(liang)者(zhe)都(dou)存(cun)在，但沒有(you)證據表明這種結構有(you)助于電池性(xing)能的提高。

空(kong)穴傳輸(shu)層，在染料(liao)敏化太陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)中(zhong)，該層多為液(ye)態I3-/I-電(dian)(dian)解質。由(you)于CH3NH3PbI3在液(ye)態電(dian)(dian)解質中(zhong)不穩定(ding)，使得(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)穩定(ding)性差，這也是早期的鈣鈦礦(kuang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的主要問題(ti)。后(hou)來，Gr?tzel 等(deng)采用了如spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS等(deng)固態空(kong)穴傳輸(shu)材料(liao)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)效率得(de)到了極(ji)大提高(gao)，并具有良好(hao)的穩定(ding)性。

特別地，鈣鈦(tai)礦還可(ke)(ke)以同(tong)時(shi)作(zuo)為(wei)吸光(guang)和電(dian)子傳(chuan)輸(shu)材料或者同(tong)時(shi)作(zuo)為(wei)吸光(guang)和空穴傳(chuan)輸(shu)材料。這(zhe)樣，就可(ke)(ke)以制造不(bu)含HTM或ETM的鈣鈦(tai)礦太陽(yang)能(neng)電(dian)池。

鈣鈦礦電池的優勢：

太陽能(neng)儲能(neng)電池(chi)(chi)的(de)轉換效(xiao)率(lv)(lv)發(fa)展(zhan)速度快，6年時間從3.8%升到20.3%，而2013年十一月美國科學家(jia)在最(zui)新(xin)(xin)研究中(zhong)發(fa)現，新(xin)(xin)式鈣鈦太陽能(neng)電池(chi)(chi)的(de)轉化(hua)效(xiao)率(lv)(lv)或可高達(da)50%，為目(mu)前市場上(shang)太陽能(neng)電池(chi)(chi)轉化(hua)效(xiao)率(lv)(lv)的(de)2倍(bei)，這說明(ming)了它(ta)還有很大(da)的(de)發(fa)展(zhan)潛力(li);電池(chi)(chi)制作(zuo)工藝(yi)簡單實驗(yan)室中(zhong)常采用液相沉(chen)積(ji)、氣相沉(chen)積(ji)工藝(yi)、液相/氣相混合沉(chen)積(ji)工藝(yi);

電池發(fa)電成本(ben)低(di)甚至有可(ke)能會(hui)比火力發(fa)電還低(di);

建筑一體化潛(qian)力(li)鈣(gai)鈦礦型(xing)電池屬于薄(bo)膜電池，目(mu)前重(zhong)要就(jiu)是沉積在玻(bo)璃上，還可以(yi)通過(guo)控制各層(ceng)材(cai)料(liao)的(de)厚度和材(cai)質來實現不同程(cheng)度的(de)透明(ming)度，當(dang)然效(xiao)率也會降(jiang)低，不過(guo)這類應(ying)用是值得嘗試的(de)。例(li)如(ru)牛津(jin)大學的(de)實驗室已經可以(yi)做出半透光（灰褐色(se)）的(de)電池。假(jia)如(ru)將(jiang)采(cai)光與(yu)發電融(rong)為(wei)一體的(de)太陽能電池開發順利，有望成為(wei)高樓大廈幕(mu)墻裝(zhuang)飾(shi)、車輛有色(se)玻(bo)璃貼膜等的(de)替代品(pin)。

鈣鈦礦電池的劣勢：

材料(liao)(liao)(liao)有毒(du)鈣(gai)鈦礦電池材料(liao)(liao)(liao)含有鉛(qian)，不過鉛(qian)跟其他類型電池含有的(de)砷、鎵(jia)、碲、鎘相比，簡直就是小巫(wu)見大巫(wu)。而美國西(xi)北(bei)大學(xue)也已研發出一(yi)種(zhong)用錫代(dai)替鉛(qian)的(de)鈣(gai)鈦礦太(tai)陽能電池，不過這種(zhong)電池的(de)轉換效率(lv)還只有6%，而且材料(liao)(liao)(liao)非常不穩定，目前處于研發初級階段;

材料不穩(wen)定鈣(gai)(gai)鈦礦中的鉛容(rong)易氧化(hua)使(shi)碘(dian)揮發，且(qie)當晶體遇濕時則易分解(jie)。假(jia)如(ru)我們使(shi)用鈣(gai)(gai)鈦礦電(dian)池發電(dian)，它(ta)很(hen)有可能分解(jie)滲(shen)出(chu)流到屋頂或(huo)土壤中;

電池(chi)壽(shou)命不長目前，壽(shou)命最長的(de)鈣鈦礦太陽(yang)能(neng)電池(chi)可達到1000小時，由華(hua)中科技大學和洛桑(sang)聯(lian)邦(bang)理(li)工學院合(he)作研發。而傳統晶硅電池(chi)壽(shou)命一(yi)般可達到25年，比鈣鈦礦電池(chi)長得多(duo)。