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发布时间：2024-01-23 来源：元禄光电
钙钛矿（钛酸钙，CaTiO3）是地球上较为丰富的矿物之一，它是德国地质学家在170多年前发现的，直到较为近它才被广泛用作电介质（中文译者说明：早期的钙钛矿（CaTiO3）与当下光伏应用的钙钛矿（例如 MaPbI3）只是有共同的晶体结构，构成元素完全不同，物理化学性质完全不同）。当太阳能电池诞生时，钙钛矿电池（这里应该是指MAPbI3）没有被考虑用于它们的制造。原因是无法在发电过程中实现其长期稳定性，即使在今天，这也是一项艰巨的工程任务。
钙钛矿的电性能
随着薄膜技术的出现，人们对钙钛矿作为光伏半导体的兴趣仅在21世纪才出现。较早的实验证实，钙钛矿太阳能电池（MAPbI3, FAPbI3等）的电荷转移并不比硅制成的“经典”差。但在这种情况下，在一定厚度上实现了相同数量辐射的比吸收：
硅片 – 180 微米;
钙钛矿薄膜 – 1 微米。
原因被证明是不显眼的矿物吸收光谱的大有效宽度的大约相同倍。此外，钙钛矿的商业规模生产更便宜，更容易生产。
为什么钙钛矿太阳能电池板今天还没有将硅赶出市场？原因在于这种材料的一些物理和技术特征。
钙钛矿的缺点和寻找消除钙钛矿缺点的方法
在晶格中，它们以特殊的方式排列，这决定了材料在各种电化学反应过程中行为的物理化学性质。
从这种非常有前途的半导体获得能量的主要问题是其结构在高温影响下迅速失去稳定性。
这个缺点只能通过一种方式消除 - 重新排列物质层内的分子排列。这个过程仍在继续，结构的每一次新修改都变得越来越稳定，太阳能钙钛矿元件——更高效。
光伏电池改进的近似动力学如下：
在寻找解决方案的过程中，工程师找到了另一种折衷解决方案，以利用钙钛矿的独特性能。这就是叠层电池的诞生方式，其中一层钙钛矿与一层电活性硅并行工作。
在 2021 年，此类电池的原型电池显示出 26.3% 的效率，产业化电池的效率为 23-25%。
同时，根据计算，在不损失操作特性的情况下，结构完整性应保持3至5年。由于生产价格低了几倍，这已经使钙钛矿太阳能电池板成为现有产品非常有力的竞争对手。
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