一图看懂钙钛矿电池

内容来源:   小白看图学财经

光伏领域的所谓“钙钛矿”，指的是一类与钙钛矿（CaTiO3）晶体结构类似的“ABX3”化合物，在钙钛矿光伏研究早期，科学家们瞄准的主要是碘化铅甲胺（CH3NH3PbI3）。

钙钛矿材料不是指用狭义的“钙钛矿”做的材料，而是具有某种特定结构的材料之总称。

钙钛矿材料起源于矿物质钙钛氧化物（CaTiO3），它是由德国矿物学家Gustav Rose在1839年发现的，后来被俄罗斯矿物学家Lev A. Perovski表征，钙钛矿（英文Perovskite）由此得名。 早期发现的钙钛矿氧化物材料只具有优异的铁电、磁性和超导特性，并不具备优异的光电特性； 直到1978年，Weber开发出了一种有机金属卤化物，这种有机金属卤化物具有与CaTiO3一样的晶体结构，因此也被称为钙钛矿材料。 得益于Gratzel等人在1991年发明的染料敏化太阳能电池的结构，日本科学家Miyasaka等人在2006年*将有机金属卤化物钙钛矿作为光敏剂应用在光伏电池中。 然而，早期的钙钛矿光伏电池并没有引起很多的关注，一方面效率仅为2.2%，另一方面这些器件寿命很短，其中的极性电解质溶液使电池性能迅速衰减。 直到2012年，钙钛矿光伏电池中引入固体电解质Spiro-MeOTAD作为空穴传输材料，电池寿命显著延长，且效率提高到9.7%，研究者们开始将注意力聚焦在钙钛矿光伏上。 此后，Henry Snaith等人开发了更为简单且高效（效率10.9%）的平面电池结构，摆脱了对染料敏化电池结构的依赖，使钙钛矿光伏电池自成一派体系。

钙钛矿光伏在三个方面更具备优势：

（1）成本低，体现在材料用量少、原料价格便宜以及产线投资成本低三个方面，未来钙钛矿光伏组件的成本有望降低至晶硅组件成本的1/2；

（2）工艺简单，缩短产业链且降低能耗，钙钛矿光伏的生产时间及能耗都不到晶硅光伏的1/10；

（3）性能优异，尤其体现在弱光性能好和光伏特性可调两方面，这两方面的优势将使钙钛矿光伏技术有望应用在晶硅不能胜任的场景，有机会使光伏进入千家万户，为日用电器提供能源。

虽然钙钛矿光伏电池具有众多优势，且在效率方面也取得了让人瞩目的成就，但是在通往产业化的路上依然有一些质疑的声音，主要有三方面：

（1）钙钛矿光伏的实测寿命还不够长，在光、热和电的刺激下依然存在效率衰减较快的问题；

（2）钙钛矿的高效率目前只体现在小尺寸的器件上，大尺寸的钙钛矿组件效率不高；

（3）钙钛矿含有铅元素，对环境和人体有安全隐患。这里简要介绍关于这些问题当下的现状以及学术界和工业界取得的一些进展。

关注更多 碳 （ CO 2 ）资讯

请长按 识别 下方二维码

关注  3060

CCTC® （华夏气候技术中心）致力于

        1. 气候技术综合应用示范推广

         2. 气候技术与绿色金融融通

        3. 碳达峰碳中和及与气候变化、能源相关研究传播与咨询

      ……

合作 / 投稿 请 联系电话：0755-21002565                              邮箱：

若对 气候变化 感兴趣

关注 气候变化 （ 狭义/泛义 ）资讯

请长按 识别下方二维码

关注  华夏气候