在全球对清洁能源的迫切需求下，太阳能作为最丰富、最可持续的能源之一，其利用技术不断创新和发展。钙钛矿光伏作为一种新兴的太阳能电池技术，近年来引起了广泛的关注和研究。它具有高效、低成本、易于制备等优点，为解决能源危机和环境问题带来了新的希望。
钙钛矿的命名取自俄罗斯矿物学家Perovski的名字,结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。
其中A通常为有机阳离子（如甲胺离子、甲脒离子等）或无机阳离子（如铯离子），B为二价金属阳离子（如铅离子、锡离子等），X为卤素阴离子（如氯、溴、碘）。这种独特的结构赋予了钙钛矿材料优异的光电性能。是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。钙钛矿电池结构简单,以反型平面钙钛矿电池为例,自下往上依次为：玻璃、透明电极（FTO或ITO）、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极。
当光照射到钙钛矿材料上时，光子被吸收，激发电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对。在内部电场的作用下，电子和空穴分别向阴极和阳极传输，产生电流，实现光电转换。
- 钙钛矿光伏的特性
（一）高光电转换效率
钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短时间内取得了显著的提升，目前已超过 25%，接近传统晶硅太阳能电池的效率水平。
（二）低成本制备
钙钛矿材料可以通过溶液法制备，如旋涂、印刷等，工艺简单，成本低廉，适合大规模生产。
（三）可柔性制备
钙钛矿材料具有良好的柔韧性，可以制备在柔性基底上，如塑料薄膜，为太阳能电池的应用拓展了新的领域。
（四）光谱响应范围宽
钙钛矿材料对可见光和近红外光均有较好的吸收，能够充分利用太阳光谱，提高能量转换效率。
- 钙钛矿太阳能电池器件结构
目前,钙钛矿太阳能电池大致可以分为正置(n-i-p)结构和倒置(p-i-n)结构两大类。正置结构钙钛矿太阳能电池 PSCs 源于 DSSCs，而 DSSCs 的结构是电极/金属氧化物 半导体/染料/ 电解质/ 对电极，与此类似的常规 PSCs 结构就是正置结构。
正置结构器件又可以分成两种：首先是 nip 介 孔 PSCs，如下图 a 所示，一般的结构形式为透明电极(FTO 或ITO 导电玻璃) / 致密层/ 介孔支架层(TiO2 、ZnO 等金属氧化 物)/ 钙钛矿层/空穴传输层( Spiro-MeOTAD、PTAA 或聚噻吩 等) / 金属对电极(Ag、Au 或石墨烯等) 。 其中最典型的结构为FTO/ c-TiO2 / m-TiO2 / 钙钛矿材料/ Spiro - MeOTAD/ Au。
第二种是 nip 平面异质结 PSCs，如下图 b 所示，这类电池不使用介孔支架层，直接在致密层上制备钙钛矿层，一般的结构形式为透明电极/ 致密层/ 钙钛矿层/ 空穴传输层/ 金属对电极。 这类电池光生载流子(电子和空穴)的激发、分离以及传 输都有钙钛矿层的参与。倒置结构钙钛矿太阳能电池 pin 型 PSCs 是在 nip 型 PSCs 的基础上衍生出来的结构相反的电池，它先在透明电极上沉积空穴传输层，然后制备 钙钛矿光吸收层，电子传输层制备在钙钛矿层和金属对电极之间。 这种结构避免了介孔支架层的高温烧结过程，更适用于柔性电池器件的制备，典型的结构为 ITO/ PEDOT ∶ PSS / MAPbI3 / PCBM/ Al。
- 钙钛矿太阳能电池的分类
当前，钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。如果一个钙钛矿电池只有钙钛矿本身的“三明治”结构，那么就是单结钙钛矿电池。所谓叠层钙钛矿电池，是指钙钛矿层可以堆叠在彼此之上，也可以堆叠在传统晶硅太阳能电池之上，形成能够吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。按照不同材料的堆叠，叠层钙钛矿电池的技术路线有晶硅/钙钛矿叠层电池、全钙钛矿叠层电池、薄膜电池（如铜铟镓硒）/钙钛矿叠层电池等。
- 钙钛矿光伏的未来前景
（一）市场应用
随着技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池有望在分布式能源、便携式电子设备、建筑一体化等领域得到广泛应用。特别是在建筑一体化方面，钙钛矿太阳能电池的柔性和半透明特性使其能够与建筑外观完美融合，实现能源的自给自足。
（二）与其他技术的融合
钙钛矿太阳能电池可以与晶硅太阳能电池、有机太阳能电池等其他光伏技术相结合，形成叠层电池结构，进一步提高光电转换效率。例如，钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已经超过 30%，展现出巨大的应用潜力。
（三）产业发展
预计在未来几年内，钙钛矿光伏产业将逐步走向成熟，实现大规模商业化生产。届时，钙钛矿太阳能电池的成本将进一步降低，市场竞争力将不断增强。
在全球能源需求持续增长和环境问题日益严峻的背景下，寻找高效、清洁、可持续的能源解决方案已成为当务之急。钙钛矿新能源电池作为近年来能源领域的一颗璀璨新星，以其出色的性能和巨大的发展潜力，吸引了众多科研人员和产业界的目光。返回搜狐，查看更多
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