鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的進(jìn)展
鈣鈦礦光伏技術(shù)在很短的時(shí)間內(nèi)異軍突起，迅速實(shí)現(xiàn)了對(duì)多晶硅技術(shù)的反超。目前鈣鈦礦太陽能電池的效率已經(jīng)顯著高于多晶硅，而且它的上升勢(shì)頭遠(yuǎn)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(biāo)題：鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的進(jìn)展
1 鈣鈦礦材料的基礎(chǔ)知識(shí)
鈣鈦礦這個(gè)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(jié)構(gòu)的材料被統(tǒng)稱為鈣鈦礦材料。鈣鈦礦材料的元素構(gòu)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(jié)構(gòu)。如圖1所示，在鈣鈦礦晶體的立方結(jié)構(gòu)中，A元素是一個(gè)大體積的陽離子，居于立方體的中央；B元素是一個(gè)較小的陽離子，居于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)；C元素是陰離子，居于立方體的12條邊的中點(diǎn)。換言之，若某種材料的晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
鈣鈦礦最早被發(fā)現(xiàn)于1839年，到1926年其晶體結(jié)構(gòu)就已基本明確。長(zhǎng)期以來，學(xué)術(shù)界研究了鈣鈦礦材料的許多可能應(yīng)用，包括非線性光學(xué)、激光等。1980年代，有機(jī)－無機(jī)復(fù)合型的鈣鈦礦材料開始出現(xiàn)。此類材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，ABC3中的陽離子A是一個(gè)有機(jī)小分子，B和C則是無機(jī)離子。引入有機(jī)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(yīng)用帶來了許多便利。典型的有機(jī)－無機(jī)復(fù)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(shù)的原理性優(yōu)勢(shì)
2009年，日本桐蔭橫濱大學(xué)的宮坂力教授將碘化鉛甲胺和溴化鉛甲胺應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，獲得了最高3.8%的光電轉(zhuǎn)化效率，此為鈣鈦礦光伏技術(shù)的起點(diǎn)。此后，鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配套材料等持續(xù)進(jìn)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(zé)任編輯：wutongyufg
太陽能發(fā)電網(wǎng)|m.centexpropertybuyers.com 版權(quán)所有