想要了解鈣鈦礦太陽能電池具有高效性能、備受人們青睞的秘密所在，我們就不得不說說它的光吸收與能量轉(zhuǎn)化的原理了。

　　這一奇妙的過程大致如下：

　　太陽光入射到電池吸收層后隨即被吸收，光子的能量將原來束縛在原子核周圍的電子激發(fā)，使其形成自由電子。

　　由于物質(zhì)整體上必須保持電中性，電子被激發(fā)后就會同時產(chǎn)生一個額外的帶正電的對應物，物理學上將其叫做空穴。這樣的一個“電子--空穴對”就是科學家們常說的“激子”。

   

　　激子被分離成電子與空穴后，分別流向電池的陰極和陽極。

　　帶負電的自由電子經(jīng)過電子傳輸層到玻璃基底，然后經(jīng)外電路到達金屬電極。帶正電的空穴擴散到空穴傳輸層，最終也到達金屬電極。在此處，空穴與電子復合，電流形成一個回路，完成電能的運輸。

　　鈣鈦礦太陽能電池把光吸收過程與電流運輸過程分離，一種介質(zhì)只負責運輸一種電荷，避免了硅基、薄膜太陽能電池中載流子復合率高、載流子壽命短的缺點，所以鈣鈦礦太陽能電池具有高效的光電轉(zhuǎn)換效率。

　　將鈣鈦礦作為光吸收材料，不僅可以大大減小所需的材料厚度，同時還能保持較好的光吸收能力

　　就光吸收層厚度而言，第一代和第二代太陽能電池分別需要大概300和2微米的厚度；而鈣鈦礦太陽能電池以不到0.4微米的光吸收層，就能獲得超過20%的光電轉(zhuǎn)換效率。而且它的吸光系數(shù)很大，吸光能力比傳統(tǒng)染料高一個數(shù)量級，對紫外到近紅外的光子都具有良好的吸收能力。

　　另外，鈣鈦礦太陽能電池是一個三元組份的材料，在ABX每個位置上共有三種元素可以選擇，所以這種材料有著無限的操控的空間，這種結(jié)構也有著無限的可能性。

　　雖然鈣鈦礦太陽能電池有著許許多多的優(yōu)點，但它也不是完美的，我們也必須面對它的不足之處，這樣才有利于我們今后的改進工作。

　　首先，目前人們還沒有解決此類電池的不穩(wěn)定性問題。

　　傳統(tǒng)晶硅電池壽命一般可達到25年，而2009年第一塊鈣鈦礦太陽能電池的壽命只有3分鐘，發(fā)展到現(xiàn)在，其壽命也僅為1000小時。

　　隨著鈣鈦礦太陽能電池效率取得了突破性進展，人們越來越認識到電池的長期穩(wěn)定性是其是否能大規(guī)模民用化應用的決定性因素。

　　其次，有毒。

　　現(xiàn)在性能最好的鈣鈦礦電池材料都含有鉛，這是一種對人體和環(huán)境有極大危害的元素。

　　在使用過程中鉛可能會滲出，污染水源和土壤。

　　最后，目前實驗室里制造的大部分鈣鈦礦太陽能電池的尺寸都很微小，最大的也僅幾平方厘米，很難生產(chǎn)較大的連續(xù)膜，導致制備大面積器件受阻。

　 

　　雖然，鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)遇到了諸多困難，但是，近幾年這一領域的快速發(fā)展使其開始初步顯示出潛在的商業(yè)化前景。

　　鈣鈦礦結(jié)構材料自2009年首次應用于光伏技術以來，短短六七年時間，在廣大科研人員的努力下，它的光電轉(zhuǎn)化效率就已經(jīng)從3%提高到22%。

　　美國有的科學家預測，以新型鈣鈦礦為原料的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率或可高達50%，為目前市場上太陽能電池轉(zhuǎn)化效率的2倍，這將大幅降低太陽能電池的使用成本。也難怪世界頂級學術雜志Science會把鈣鈦礦太陽能電池評為該年度的十大科技進展之一。

　　究竟鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率能否達到理論預估的50%？鈣鈦礦太陽能電池距離真正的民用還有多遠？能否如同硅晶太陽能電池那樣得到廣泛使用呢？讓我們拭目以待吧。

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