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1、2015.11鈣鈦礦太陽能電池簡述鈣鈦礦太陽能電池簡述楊皓辰（天津大學北洋園校區(qū)化工學院2013級化工一班，天津300350）摘要：太陽能電池是當今新能源的典型代表，鈣鈦礦則是太陽能電池發(fā)展中一個新興的朝陽領域。為研究鈣鈦礦太陽能電池的性質，進而對現(xiàn)有的鈣鈦礦太陽能電池技術進行一定的改進創(chuàng)新，本實驗小組對鈣鈦礦的基本結構、鈣鈦礦太陽能電池的基本結構，鈣鈦礦電池幾種不同的制備方法等進行了研究和實驗。發(fā)現(xiàn)溶液法仍是現(xiàn)在最普遍易行的方法，與此科學家們也在不斷革新其制備方法。在研究實驗過程中，我們還了解到鈣鈦礦太陽能電池雖然是一個有前途的研究熱點，但同時
2、也存在著一定的問題，有待我們進行改進。最后，提出了一些發(fā)展展望。關鍵詞：鈣鈦礦太陽能電池；結構；制備；前景；缺點Abstract：Solarcellisthetypicalrepresentativeofnewenergy.Perovskiteisapromisingareaofthedevelopmentofsolarcell.Tostudysomeaspectsofthequalitiesofperovskitesolarcellandhavesomeinnovationoftheapplianceofperovskitesolarcell,
3、ourprojectgrouphavesomeexperimentandresearchonthestructureofperovskiteandperovskitesolarcell,andsomemethodsofpreparation.Wefindthatthesolutionmethodisstillthemostpopularandeasy-going.Atthesametime,lotsofscientistaretryingsomecreativemethodsofpreparationofperovskite.Duringoure
4、xperiment,wealsolearnthatdespitethefactthatperovskitesolarcellisahotstudydirection,therearesomeproblemsthatwehavetosolve.Finally,wemakesomeoutlookofperovskitesolarcell.Keyword:perovskitesolarcell;structure;preparation;prospect;weakness62015.11鈣鈦礦太陽能電池簡述一、鈣鈦礦的基本結構理想的鈣鈦礦結構組成為AB
5、O3，它是以B位或A位陽離子為結點的立方晶體，基本單元如圖1a，如果從B位陽離子的配位多面體角度觀察，鈣鈦礦的結構是由BO6八面體共定點組成的三維網(wǎng)格，A陽離子填充于其間形成的十二面空穴中。然而，從院子堆積角度觀察，它卻可以看作兩種原子層交替堆垛而成，圖中我們把同出一個堆垛的八面體的等邊三角形側面，用一種陰影勾畫出來。圖b，c中畫出層中氧負離子和A陽離子的排列情況。[5]它清楚地表明：1.每個A陽離子周圍環(huán)繞著6個氧陰離子。2.在相鄰的3個A陽離子之間有三個氧陰離子，他們構成小正三角形，每個氧離子位于相鄰兩個A陽離子中間。3.如果以A陽離子為中心
6、觀察，A62015.11鈣鈦礦太陽能電池簡述陽離子組成一個六方密堆層，在此密堆層的基本單元內(nèi)有一個氧負離子密堆單元。這是一個負電荷集中區(qū)，為了使三個氧負離子穩(wěn)定的結合在一起，B陽離子必須也位于此中心，以A陽離子為結點堆垛形成立方點陣時，在其密堆單元中的氧負離子密堆單元相互旋轉60°，形成六配位的八面體空間，B陽離子位于此中心。B陽離子位于過渡金屬，其d電子軌道雜化，與6個氧離子的價層軌道重疊而結合。[5]在A陽離子與氧陰離子的密堆積中，氧密堆單元中三個氧離子實際上分屬于三個氧立方點陣，加上A陽離子和B陽離子的立方點陣，五個立方點陣有序的穿插在一起
7、，就構成了鈣鈦礦晶體的單元晶胞。[6]圖1二、鈣鈦礦電池的結構如圖介孔結構的鈣鈦礦太陽能電池為：FTO導電玻璃、TiO2介孔層、鈣鈦礦層、HTM層、金屬電極，在此基礎上，又把多孔支架層n型半導體TiO2換成絕緣材料Al2O3，形成一種介觀超結構的異質結型太陽能電池，實現(xiàn)了10.49%的轉化率。隨后，韓宏偉教授采用C電極來替代有機HTM和Au電極，實現(xiàn)了10.64%的轉化率。[4]鈣鈦礦電池中致密的TiO2作為阻擋層，在FTO與TiO2之間形成了肖特基勢壘，有效的阻止了電子在FTO和HTM及空穴由HTM向FTO的回流。致密的厚度對電池的性能起著重要
8、的影響，一般在40-70nm。[5]電子傳輸層需要具有較高的電子遷移率，其導帶最小值要高于鈣鈦礦才考的導帶最小值，便于接受有鈣鈦礦層傳輸
