鈣鈦礦材料是一類有著與鈦酸鈣（CaTiO3）相同晶體結(jié)構(gòu)的材料，是 Gustav Rose 在 1839年發(fā)現(xiàn)，后來由俄羅斯礦物學家L. A. Perovski命名。鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)式一般為ABX3，其中A和B是兩種陽離子，X是陰離子。這種奇特的晶體結(jié)構(gòu)讓它具備了很多獨特的理化性質(zhì)，比如吸光性、電催化性等等，在化學、物理領(lǐng)域有不小的應(yīng)用。鈣鈦礦大家族里現(xiàn)已包括了數(shù)百種物質(zhì)，從導體、半導體到絕緣體，范圍極為廣泛，其中很多是人工合成的。太陽能電池中用到的鈣鈦礦（CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3等）屬于半導體，有良好的吸光性。


      鈣鈦礦太陽能電池是一種由有機材料和無機材料組合成的一種新型太陽能電池，和單晶硅／多晶硅／薄膜太陽能電池一樣，都是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。和其他種類的太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池的成本低、制造便宜、具有柔韌性。2009年，日本桐蔭橫濱大學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。此后，鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和配套材料等持續(xù)進步，在短短7年間效率就提高到了22.1%。


      在光伏技術(shù)領(lǐng)域，如此迅速的技術(shù)飛躍是從來沒有過的。以主流的多晶硅技術(shù)為例，1985年，多晶硅太陽能電池的實驗室效率是15%左右，到2004年增 長到20.4%，20年時間只增長了5個百分點；2004年到2015年，11年間只增長到20.6%，幾乎沒有任何進步。如圖3所示，鈣鈦礦光伏技術(shù)在很短的時間內(nèi)異軍突起，迅速實現(xiàn)了對多晶硅技術(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，而且它的上升勢頭遠未停止，在短時間內(nèi)超過25% 看來絕非難事。那么為什么研究人員認為鈣鈦礦太陽能電池將有望超過硅所創(chuàng)下的效率記錄？


      答案的關(guān)鍵就在材料內(nèi)部可激發(fā)的電子和可自由移動的電子中。當陽光照射太陽能電池時，一些電子會吸收能量而脫離原子束縛。充滿能量的受激電子會穿過材料中的晶格向一邊移動，或從電池的一端逸出，或遇上一個障礙或陷阱從而釋放出無用的熱量。對于硅太陽能電池中的硅材料來說，通常需要采用高達900℃的高溫加熱處理以便盡可能地降低缺陷濃度。然而鈣鈦礦只要約100℃就可以去除絕大多數(shù)晶體缺陷。此時，被光激發(fā)的電子同樣能夠順利地逸出鈣鈦礦，且不至于因為撞上過多的障礙物而損失太多的能量。


      但對于任何基于半導體材料（例如硅或鈣鈦礦）制成的太陽能電池而言，太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的效率總有一個上限，這主要由半導體的“帶隙”性質(zhì)決定。帶隙指的是使電子脫離束縛成為自由電子所需的最小能量。不同半導體通常具有不同的帶隙，由此會導致一個兩難境地出現(xiàn)：帶隙越小，電池吸收的太陽光光譜范圍就越大，也就可以利用更多的光能來激發(fā)電子，但每個電子的能量也會更低。材料+微信，內(nèi)容不錯。即使太陽能電池材料的帶隙處于最理想的大小，也只能轉(zhuǎn)化約33%的太陽能。


      在制造鈣鈦礦時，研究者們可以通過改變原料的成分來調(diào)節(jié)它的帶隙寬度，因此鈣鈦礦太陽能電池在效率上超越硅電池是可能的。研究者還可以將帶隙寬度不同的鈣鈦礦層疊加在一起變成疊層鈣鈦礦太陽能電池。


      相信通過上文的介紹，大家對鈣鈦礦發(fā)展優(yōu)勢也有了進一步的了解。希望上文給您帶來幫助。更多相關(guān)資訊敬請關(guān)注：http://m.tuolaga.com歡迎來電咨詢、到廠洽談。