我国在钙钛矿太阳能电池领域取得重要突破 钙钛矿太阳能电池原理

钙钛矿太阳能电池，科学家们在最新研究中发现，一种钙钛矿结构的有机太阳能电池的转化效率或可高达22.1%，为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍，能大幅降低太阳能电池的使用成本。相关研究发表在最新一期的《自然》杂志上。

钙钛矿太阳能电池以其制备简单、成本低和效率高的优势在新型光伏技术领域迅速崛起。钙钛矿太阳能电池按照器件结构可分为正式和反式两种结构，相比于正式结构，反式结构器件因制备工艺更加简单、可低温成膜、无明显回滞效应、适合与传统太阳能电池(硅基电池、铜铟镓硒等)结合制备叠层器件等优点，受到学术界和产业界的关注。但仍然存在开路电压与理论值差距较大、光电转换效率仍然偏低等应用瓶颈。

钙钛矿太阳能电池原理

钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙(CaTIO3)这种矿物，后来把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。

钙钛矿太阳能电池中常用的光吸收层物质是甲氨铅碘(CH3NH3PbI3)，由于CH3NH3PbI3这种材料中既含有无机的成分，又含有有机分子基团，所以人们也将这类太阳能电池称作杂化钙钛矿太阳能电池。

(a)钛酸钙(GaTIO3)晶体的原子结构;(b)钙钛矿太阳能中吸光层物质甲氨铅碘(CH3NH3PbI3)晶体的原子结构。

光电转换效率高

想要了解钙钛矿太阳能电池具有高效性能、备受人们青睐的秘密所在，我们就不得不说说它的光吸收与能量转化的原理了。

这一奇妙的过程大致如下：

太阳光入射到电池吸收层后随即被吸收，光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发，使其形成自由电子。

由于物质整体上必须保持电中性，电子被激发后就会同时产生一个额外的带正电的对应物，物理学上将其叫做空穴。这样的一个“电子--空穴对”就是科学家们常说的“激子”。

2017年诺贝尔化学奖将于4日揭晓，武汉理工大学程一兵团队在钙钛矿光伏组件的制备技术上已经取得了实质性突破，这标志着武汉在这项"诺奖级"的技术上走在了世界前列。

武汉理工大学获悉，程一兵专家团队在两项钙钛矿太阳能电池组件制备技术方面取得突破，达到国际上同类产品的最高光电转换效率。

武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室彭勇教授介绍说，程一兵团队研制开发的5cmx5cm塑料基板柔性钙钛矿太阳能电池组件，8月8日在国家光伏质量监督检验中心通过第三方权威机构认证，获得组件光电转换效率11.4%的结果，超过日本东芝公司于9月25日宣布的5cmx5cm柔性钙钛矿太阳能电池组件10.5%的光电转换效率。