關(guān)于有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率解析

在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電。

自19世紀(jì)50年代以來，硅一直是太陽能電池中使用的主要半導(dǎo)體材料，因?yàn)楣璧陌雽?dǎo)體特性與太陽光線的光譜非常吻合，并且相對(duì)豐富且穩(wěn)定。但是，常規(guī)太陽能電池板中使用的硅晶體需要昂貴的多步驟制造過程，耗費(fèi)大量能量。在尋找替代物時(shí)，科學(xué)家利用鈣鈦礦的可調(diào)性來制造具有與硅相似性質(zhì)的半導(dǎo)體。

上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院陳剛團(tuán)隊(duì)選用烷基胺鹽對(duì)三維無甲胺鈣鈦礦薄膜表面進(jìn)行后處理，在鈣鈦礦和電荷傳輸層之間構(gòu)筑界面層，提升無甲胺鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。

香港城市大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近年來一直在探索提高全無機(jī)鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換效率的方法。他們?cè)谥苽溻}鈦礦的過程中添加了特制的小分子6T1C-4F。

利用同步輻射掠入射X射線衍射、紫外光電子能譜、紫外—可見吸收光譜以及熒光光譜等技術(shù)，全面研究界面層的結(jié)構(gòu)和組成，并從缺陷鈍化效果、能級(jí)匹配和薄膜疏水性等方面探討界面層的結(jié)構(gòu)和組成與器件性能的關(guān)系。

研究結(jié)果還顯示，在連續(xù)照射350小時(shí)后，電池的能量轉(zhuǎn)化效率只下降了約15%。這說明添加6T1C-4F以鈍化鈣鈦礦的表面，不僅能保護(hù)鈣鈦礦的表面免受濕氣、氧氣和光線的侵蝕，而且結(jié)晶的顆粒增大了，能有效減少晶界缺陷及電流流失，使得全無機(jī)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性均有所提高。

2012年，研究人員首先發(fā)現(xiàn)了如何使用鹵化鈣鈦礦作為光吸收層來制作穩(wěn)定的薄膜鈣鈦礦太陽能電池，其光子至電子的光轉(zhuǎn)換效率超過10%。從那時(shí)起，鈣鈦礦型太陽能電池的太陽光-電能轉(zhuǎn)換效率猛增，實(shí)驗(yàn)室記錄為25.2%。研究人員還將鈣鈦礦光伏電池與常規(guī)晶硅電池結(jié)合在一起，這些“硅-鈣鈦礦”串聯(lián)電池的記錄效率目前為29.1%(超過常規(guī)硅電池的27%的記錄)，并且還在迅速上升。隨著電池效率的迅速提高，鈣鈦礦光伏電池和鈣鈦礦疊層串聯(lián)太陽能電池可能很快成為傳統(tǒng)晶硅光伏電池的廉價(jià)，高效替代品。

太陽能雖然可以產(chǎn)生很大能量，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不足以保證人類所有的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要我們保護(hù)能源，從自己做起，從身邊的點(diǎn)滴做起，節(jié)約能源，是我們?nèi)祟惷恳粋€(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任。