钙钛矿简述
有机 无机 钙钛矿
钙钛矿（Perovskite）材料是一种具有ABX3晶体结构的化合物，其中A和B是阳离子，X是阴离子。
根据组成元素的不同，钙钛矿可以分为有机钙钛矿和无机钙钛矿。
有机钙钛矿是指包含有机阳离子（如铵离子）的钙钛矿材料。
这类材料结合了有机和无机组分的优点，如易于加工、高荧光效率、大极化率和结构多样性等。
此外，有机钙钛矿的可调谐性允许掺入半导体共轭有机结构单元，从而在未来的材料设计中拥有广阔的化学空间。
二维有机钙钛矿不仅综合了二维材料和钙钛矿的优势，也综合了有机和无机材料的优势。
这种材料在光电器件方面有着巨大的应用潜力，例如太阳能电池、光电探测器等。
无机钙钛矿则是指不包含有机阳离子的钙钛矿材料，通常由钙、钛、氧、卤素等无机元素组成。
无机钙钛矿具有良好的光吸收性能和长的载流子寿命，这使得它们在太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
此外，无机钙钛矿还具有高的稳定性，可以在恶劣的环境条件下保持性能稳定。
总的来说，有机和无机钙钛矿各有其独特的优点和应用领域。
随着科学技术的不断发展，这些材料在未来的能源、电子和光电子等领域中将发挥越来越重要的作用。
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不同种类的钙钛矿在物理性质、化学性质和晶体结构等方面存在差异，因此在应 用领域也有所不同。
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CATALOGUE
钙钛矿的应用领域
太阳能电池
高效能源转换
钙钛矿太阳能电池具有较高的光 电转换效率，可利用太阳光能转 化为电能，为可再生能源领域提 供了一种有效的解决方案。
低成本制备
钙钛矿材料合成相对简单，且制 备工艺较为成熟，有望降低太阳 能电池的生产成本，促进太阳能 应用的普及。
传感器
气体传感器
钙钛矿材料对气体敏感，可以用于制造高性能的气体传感器，在环境监测、工 业控制等领域具有应用价值。
生物传感器
钙钛矿材料可以与生物分子结合，用于制造生物传感器，用于检测生物分子、 病毒和细菌等，在医疗诊断和食品安全等领域具有应用价值。
03
CATALOGUE
钙钛矿的研究进展
提高光电转换效率的研究进展
钙钛矿的结构特点
钙钛矿结构是一种ABO3型化合物， 其中A和B是两种不同的元素，O是 氧元素。
钙钛矿结构的特点是具有立方晶格结 构，其中A离子位于立方晶胞的中心， B离子和O离子位于面心上，形成了一 个连续的三维网络。
钙钛矿的分类
根据A、B位阳离子的不同，钙钛矿可以划分为多种类型，如铅基钙钛矿、锡基钙 钛矿等。
Байду номын сангаас影响。
界面工程
优化钙钛矿与电极、衬底之间的界 面性质，减少界面反应和失配应力 ，提高器件稳定性。
封装与保护
采用有效的封装和保护技术，降低 环境因素对钙钛矿器件的影响，延 长器件使用寿命。
器件集成与制造工艺研究进展
01
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图案化技术
钙钛矿介绍
钙钛矿介绍钙钛矿（Perovskite）是一种具有材料学重要性的矿物，其化学式为ABX3，其中A和B代表两种金属阳离子，X代表阴离子。
钙钛矿得名于俄罗斯科学家Lev Perovski，他在19世纪早期首次发现了这种矿物。
钙钛矿具有丰富的化学多样性，并且在材料科学领域表现出了许多独特的特性。
最常见的钙钛矿结构是钙钛矿型（ABX3），其中A位于正方体的顶点，B位于正方体的中心，X位于正方体的八个面心位置。
这种结构非常稳定，同时具有光电性、磁性、催化性和超导性等特性，因此在能源、电子学、光电器件等领域具有广泛的应用潜力。
钙钛矿在太阳能领域的应用引起了广泛的关注。
由于其低制备成本、高转换效率和卓越的光电性能，钙钛矿太阳能电池成为了研究热点。
钙钛矿太阳能电池以其高效能量转换和可扩展性而在短时间内取得了显著的进展。
钙钛矿太阳能电池的关键是其优异的光电转换效率，可以达到20%以上，接近于传统硅太阳能电池的效率。
此外，钙钛矿太阳能电池还可以制备成柔性、透明和多色的形式，具有广阔的应用前景。
除了太阳能领域，钙钛矿的应用还广泛涉及到发光二极管（LED）、薄膜太阳能电池、光电催化、光电探测器等。
由于其优异的光电性能和可调控性，钙钛矿在这些领域的应用取得了很多突破性进展。
尽管钙钛矿具有出色的性能和广阔的应用前景，但其稳定性仍然是一个挑战。
钙钛矿材料对湿度、光照和温度等环境条件非常敏感，容易发生退化甚至失效。
因此，针对钙钛矿稳定性的研究是当前研究的重点之一，以提高其商业化应用的可行性。
总之，钙钛矿作为一种多功能材料，在能源、光电子学等领域具有巨大的潜力。
随着对其结构和性质的深入研究，相信钙钛矿材料将在未来的科学研究和工程应用中发挥越来越重要的作用。
钙钛矿材料简介
钙钛矿材料简介钙钛矿材料是一类重要的光电材料，近年来备受瞩目。
钙钛矿材料被广泛应用于太阳能电池、LED发光二极管、荧光粉和光催化等领域，因其高效率、稳定性和低成本的优点，引发了人们的极大兴趣。
本文将分步骤介绍钙钛矿材料的基本性质和应用。
第一步：基本概念钙钛矿材料是指由通式为ABX3的化合物组成的晶体结构材料，其中A和B分别代表阳离子，X代表阴离子。
这里的A是通常是有机阴离子（例如甲基铵、氢氨基）或无机阳离子（例如钾、钠），而B通常是二价过渡金属阳离子（例如Sn2+、Pb2+、Mn2+）等。
X可为氧、卤素（例如Cl、Br、I）等阴离子，它们相互配位形成八面体结构。
第二步：基本性质钙钛矿材料具有优异的光学、电子和磁学性质。
其中最突出的特点是其高光电转换效率（PCE）和良好的稳定性。
目前，最高的PCE已经达到了23.7%。
此外，由于其结构的变化和化学组成的演化，钙钛矿材料还表现出超导、铁磁、铁电、磁光、多铁等多种性质，这些性质也被广泛研究和应用。
第三步：应用领域（1）太阳能电池钙钛矿材料已成为太阳能电池领域的研究热点。
其高PCE和低成本使其成为替代硅太阳能电池的有力竞争者。
2012年，钙钛矿太阳能电池的PCE首次突破了10％，之后呈几何级数增长。
目前，教育昆士兰大学的团队以24.2%的效率创造了新的世界纪录。
（2）LED发光二极管钙钛矿材料还应用于LED发光二极管领域。
与现有的绿色发光材料相比，钙钛矿量子点具有更高的荧光量子产率、更窄的波长分布以及更高的发光强度，这使得它们成为下一代LED中最具有潜力的候选材料之一。
（3）荧光粉钙钛矿材料的荧光性质也被广泛应用于荧光粉的制备。
相较于传统荧光材料，钙钛矿荧光粉具有更高的亮度、更窄的发射光谱、更高的稳定性和更长的荧光寿命，这些性质使其在荧光显示和照明中具有潜在应用前景。
（4）光催化钙钛矿材料的良好光催化特性也被广泛关注。
应用于光催化领域中的钙钛矿材料，可以在可见光区域内吸收能量，并利用光生电子和空穴的特性实现催化反应，如水分解、二氧化碳还原等。
钙钛矿分类
钙钛矿分类钙钛矿是一种具有出色光电性能的材料，广泛应用于太阳能电池、光电器件等领域。
本文将从钙钛矿的结构、性质、应用等方面进行介绍，以便读者对钙钛矿有更深入的了解。
一、钙钛矿的结构钙钛矿的化学式为ABX3，其中A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为阴离子。
钙钛矿的晶体结构为立方晶系，通常以立方相和四方相存在。
在立方相中，阳离子A和阳离子B分别占据晶体的A位和B位，阴离子X填充在阳离子的八面体空隙中。
二、钙钛矿的性质1. 光电性能：钙钛矿具有良好的光电转换效率，是太阳能电池的理想材料之一。
其吸收光谱范围广，可有效转换可见光和近红外光。
2. 光学性能：钙钛矿具有高光学透明度和较高的折射率，适用于光电器件的制备。
3. 电学性能：钙钛矿具有高载流子迁移率和低电子亲和能，有利于电子输运和载流子分离。
4. 热学性能：钙钛矿具有较高的热稳定性和热导率，能够在高温环境下保持较好的性能。
三、钙钛矿的应用1. 太阳能电池：钙钛矿太阳能电池具有高转换效率、低成本和制备工艺简单等优点，是目前研究的热点之一。
2. 光电器件：钙钛矿可以制备光电二极管、光电发光二极管等光电器件，具有高亮度和较长的寿命。
3. 光催化：钙钛矿可用于光催化反应，如水分解、有机污染物降解等，具有良好的催化性能。
4. 光传感器：钙钛矿光传感器具有高灵敏度和快速响应的特点，可应用于光学成像、光谱分析等领域。
5. 其他应用：钙钛矿还可用于电致变色材料、光存储材料、光电存储器件等领域。
四、钙钛矿的发展趋势1. 提高稳定性：钙钛矿材料在长时间使用和高温环境下容易发生分解和退化，未来的研究重点是提高钙钛矿材料的稳定性。
2. 提高效率：钙钛矿太阳能电池的转换效率已经达到了较高水平，但仍有进一步提高的空间，未来的研究将致力于提高钙钛矿太阳能电池的效率。
3. 降低成本：目前钙钛矿材料的制备成本较高，未来的研究将致力于降低钙钛矿材料的制备成本，推动其在大规模工业化生产中的应用。
钙钛矿定义-概述说明以及解释
钙钛矿定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钙钛矿是一种具有特殊结构和性质的材料，广泛应用于光电领域、能量存储和转换等领域。
本文将从钙钛矿的特征、应用和研究进展三个方面进行探讨，旨在深入了解钙钛矿在当今科技发展中的重要作用和潜在应用价值。
通过对钙钛矿的定义和相关知识的介绍，我们可以更好地认识和理解这一材料的特性和潜力，为未来的研究和应用提供更多的参考和借鉴。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以介绍文章的整体框架和主要内容安排，例如：文章结构部分将会详细介绍钙钛矿的定义、特征、应用和研究进展。
首先，我们将在引言部分概述钙钛矿的基本概念，然后介绍文章的结构安排。
接着，在正文部分，我们将详细探讨钙钛矿的特征，探讨其在不同领域的应用以及当前研究进展。
最后，在结论部分，我们将对整篇文章进行总结，并展望未来钙钛矿研究的发展方向，以及提出我们对钙钛矿的看法和结论。
通过这样的结构安排，读者将能够全面了解钙钛矿的定义、特征、应用及研究进展。
1.3 目的本文旨在探讨钙钛矿这一具有重要意义的材料，从其特征、应用和研究进展等方面进行全面介绍和分析。
通过深入了解钙钛矿的相关知识，可以更好地认识和理解这种材料在各个领域的应用和潜力，为进一步的研究和发展提供参考和启示。
同时，通过对钙钛矿的定义和特性进行深入探讨，有助于拓展我们对于材料科学领域的认识，并推动相关领域的发展和创新。
因此，本文的目的在于全面阐述钙钛矿的重要性和前景，为读者提供对这一特殊材料的全面了解和深入思考。
2.正文2.1 钙钛矿的特征钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的矿物，其化学式为ABX3。
其中A 位是较大的阳离子，常常是碱金属或较大的有机阳离子；B位是较小的金属阳离子，如钒、铁、镍等；X位是较小的阴离子，通常是氧、氟等。
这种晶体结构具有很高的对称性和光学性能。
钙钛矿晶体结构中每个阳离子周围都有六个氧离子形成八面体几何结构，这样的排列使得钙钛矿具有很高的稳定性和光学响应速度。
钙钛矿主要结构特点
钙钛矿主要结构特点
钙钛矿是一种重要的无机材料，其主要结构特点是由钙钛矿晶体结构组成。
钙钛矿晶体结构是一种典型的立方晶系结构，其晶胞参数为a=b=c=3.905Å，空间群为Pm-3m。
钙钛矿晶体结构由钙钛矿型氧化物组成，其中钙钛矿型氧化物的晶体结构是由ABO3型离子晶体结构组成的。
钙钛矿晶体结构中，A位是钙离子，B位是钛离子，O位是氧离子。
钙钛矿晶体结构中的钙离子和钛离子分别占据了晶体结构中的两个不同的位置，而氧离子则占据了晶体结构中的八个不同的位置。
钙钛矿晶体结构中的钙离子和钛离子之间通过氧离子形成了一种强烈的离子键，这种离子键的强度使得钙钛矿具有很高的热稳定性和化学稳定性。
钙钛矿晶体结构的主要特点是其具有高度的对称性和周期性。
钙钛矿晶体结构中的钙离子和钛离子之间的距离非常接近，这种距离的接近使得钙钛矿具有很高的电子迁移率和光学性能。
此外，钙钛矿晶体结构中的氧离子具有很高的移动性，这种移动性使得钙钛矿具有很高的离子导电性和电子导电性。
钙钛矿晶体结构具有高度的对称性和周期性，其具有很高的热稳定性和化学稳定性，同时具有很高的电子迁移率、光学性能、离子导电性和电子导电性。
这些特点使得钙钛矿成为一种重要的无机材料，在太阳能电池、LED、光催化等领域有着广泛的应用。
钙钛矿概念
钙钛矿概念钙钛矿又名钛酸锶钙、碧玉粉，其主要成分为SrTiO5。
钙钛矿具有独特的性质，因此在电子、太阳能、生物医药等领域得到了广泛的应用。
钙钛矿（ MgTiO5）又称钛酸锶钙、碧玉粉，化学式为SrTiO5，它是含锶、钛的氧化物的总称，主要是SrTiO5和MgTiO5。
钙钛矿(PbTiO5)是一种新型的复合功能材料。
具有钙钛矿结构的性质，如高硬度、高透光率、高折射率和介电性等，并兼备着金属、半导体、绝缘体、光学非线性材料等特征，具有很强的红外、可见及近红外辐射，与传统的非晶态合金相比，显示出独特的优越性，因而成为一种很有发展前途的新型光电材料。
钙钛矿材料的基本特征可以归纳为：(1)独特的光学非线性效应：钙钛矿材料的光吸收峰在600nm 和850nm，与常规的电致发光材料和太阳能电池材料不同；(2)微观上的各向异性：钙钛矿薄膜是各向异性的，沿厚度方向有序，与常规材料的层状结构不同；(3)发射光谱宽：钙钛矿具有特殊的连续发射光谱，具有很宽的吸收峰，并且其中有几个吸收带具有不寻常的宽峰结构，如700-1000nm具有两个明显的吸收峰，不同于传统的荧光和磷光材料，也不同于无机半导体材料，还不同于常规光致发光材料，因而它在光通讯、激光技术、全息照相等领域有很大的应用潜力；(4)抗高温性能：在1.3T以上的高温下，钙钛矿材料仍然保持其形状，说明钙钛矿具有较好的耐高温性能；(5)可设计性强：在光学薄膜的制备上，人们采取了许多措施来改善光吸收特性，使得钙钛矿材料具有独特的光学性质，即可以对其进行设计改性，调节其光学常数，来适应各种不同需求。
ZnTiO5。
它是含锶、钛的氧化物的总称，主要是SrTiO5和MgTiO5。
钙钛矿具有独特的性质，因此在电子、太阳能、生物医药等领域得到了广泛的应用。
钙钛矿又名钛酸锶钙、碧玉粉，其主要成分为SrTiO5。
钙钛矿具有独特的性质，因此在电子、太阳能、生物医药等领域得到了广泛的应用。
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3.4各层结构的材料及其作用
电导率高，提高填充因子， 器件功率大。
④ 空穴传输层（Spiro-OMeTAD）它的迁移率比较低而且十分昂贵,得寻求替代品。
目前空穴传输层材料主要有两个不同的发展方向,一是无机材料,二是石墨烯。
p型碘化铜CuI 作空穴传输层材料,这种材料的电导率比Spiro-OMeTAD 高2 个数量级,但
钙钛矿太阳能电池
戚明月
2016年1月
1.太阳能电池的分类
1.1晶体硅太阳能电池
1.1.1单晶硅太阳能电池
（转化率最高，但成本高、工艺繁锁） 1.1.2多晶硅太阳能电池 （成本低，但缺陷、杂质影响性能） 1.1.3非晶硅太阳能电池
（吸收率高、成本低，但稳定性、转化率不高）
1.太阳能电池的分类
3.4各层结构的材料及其作用
③ 钙钛矿染料敏化层（甲胺铅碘CH3NH3PbI3）
在纯CH3 NH3 PbI3 中入少量的氯元素,可以增大电子空穴的扩散长度,进而提高其短路电 流。气相蒸发沉积法制备的CH3NH3PbI3-xClx 具有最高的电池效率也验证了这一点。
CH3NH3PbBr3由于禁带宽度过大,造成电池的短路电流密度过小,但是其具有较高的开路电
5 钙钛矿太阳能电池目前的缺点
1、目前实验室里制造的大部分电池是微小的,仅几毫米大。相比之下,晶体硅 太阳能电池单体片尺寸高达十几厘米。实验室很难生产出较大面积的钙钛矿 连续薄膜。 2、钙钛矿太阳能电池对氧气非常敏感,会与其发生化学反应进而破坏晶体结 构,并产生水蒸气,溶解盐状的钙钛矿。 3、虽然钙钛矿材料相对便宜,但制造钙钛矿太阳能电池所用的有机空穴传输 层Spiro-OMeTAD 的市场价格是黄金的10 倍以上。 4、伏安曲线测试时,其图线会出现明显的磁滞现象，高估或低估电池转换效 率。Miyasaka 小组的研究证实了CH3NH3PbI3的瞬态铁电极化与器件回滞现 象有很强的关联性。基于铁电性模型,他提出了一种测试器件真实转换效率的 有效方法——长时间的分段测试。
3钙钛矿太阳能结构及其机理
3.1钙钛矿结构及其特点。
钙钛矿(perovskite) 材料是指具有与CaTiO3相同晶体结构的一类有机-无机 杂化材料,属于半导体。其化学通式为AMX3, 其中A一般为有机阳离子CH3NH3+ 及HN=CH(NH3)+ 等, M为二价金属离子Pb2+或Sn2+等, X为Cl, Br或I等卤素离子。 钙钛矿太阳能电池目前所用的钙钛矿 材料通常为CH3NH3PbI3,在室温下是扭曲 的三维结构。通过更换或部分引入不同大 小的离子, 进而获得具有更稳定晶体结构的 钙钛矿材料, 其对于环境的稳定性也会因此 受到影响.
4钙钛矿太阳能电池的光伏性能
4.1钙钛矿太阳能电池具有较高的量子效率和短路电流密度。
其较高的电流密度有两方面的原因。(1)钙钛矿材料完美的结晶度,加上适 中的禁带宽度(1.5 eV 左右)使该材料表现出较高的光吸收系数。(2)最重要的是 钙钛矿材料的载流子扩散长度值很高。大的载流子扩散长度对于太阳电池非常 重要,它意味着光生电子空穴对(或激子对)在分离贡献为光生电流之前能够输运 更远的距离而不是以热辐射等形式复合损失掉。一般来说,载流子的扩散长度 越大,其量子效率和光生电流密度越大。
其具有以下4个量子效应，可以增强光电转换效率。
2.量子点敏化太阳能电池的优势（选看）
原理是同样适用于钙钛矿
控制钙钛矿的制备，观察形貌
2.1量子限制效应：
当半导体体材料构成的原子数极大时，电子能级呈现为连续带状，实际上 是由无数能级间隔极小的电子能级所构成。当粒子尺寸下降时，原子数大幅度 减少使得电子能级间隔变大，连续状的能带逐渐分裂。在量子尺度的空间中， 由于电子被限制在狭小的范围内，平均自由程缩短，电子容易变成激子。 粒径越小，激子浓度越高，激子的吸收与发光效应将会更加明显，即量子 限制效应。
指一个热电子与空穴因复合所释放的能量，可趋使一个热电子向更高的能 级跃迁，由此延长导带中热电子的寿命。 当半导体达到量子尺寸时，连续的导带逐渐分裂成许多细小的能级，使得 热电子冷却速度变慢，所以碰撞离化效应和俄歇复合效应能有效发挥。
2.量子点敏化太阳能电池的优势
2.1.4小带效应：
半导体材料在量子化后会产生能带分裂现象，在各量子点之间会产生许多 细小而连续的能级，称为小带。这种能级结构可以降低热电子的冷却速率，且 为热电子提供许多良好的传导和收集路径，使热电子能在较高能级处向外传出， 因此可以得到较高的光电压。
eg.HN=CH(NH3)PbI3的稳定性优于CH3NH3PbI3.
3.2钙钛矿太阳能电池的制备
钙钛矿太阳能电池的制备工艺大致如下:
各层的制备、形貌结构和厚 度等都会直接影响钙钛矿太 阳能电池的光伏性能。
覆盖透明导电玻璃FTO(Fluorine-doped tin oxide)层的衬底作阳极,在其上 旋涂一层TiO2 ,然后500~550℃退火得到多孔TiO2 薄膜;接着用旋涂法或者气相 沉积法沉积一层厚度约300 nm 的CH3NH3PbIxCl3-x 钙钛矿;然后再用旋涂法沉 积一层Spiro-OMeTAD 作为空穴传输层;最后用热蒸发法沉积一层银或者金作 为阴极。 钙钛矿太阳能电池结构见右图。其 中空穴传输层 Spiro-OMeTAD 和下方的 多孔TiO2/钙钛矿是相互浸润的 ,其厚度小 于500 nm。
用Al2O3 代替TiO2 制备的钙钛矿电池中钙钛矿不仅作为吸收层还作为电子传输层,这种电池 的开路电压可以超过1.1 V 而达到1.3 V 左右。但光生电子并不是注入到Al2O3 ,而是通过钙 钛矿传输。Al2O3 不是电子传输层而是起到阻挡层作用。
4.3钙钛矿太阳能电池具有稳定的光伏性能。
对于载流子的扩散长度，真空高温沉积法制备的薄膜比溶液旋涂法制备的材料要长一个数 量级左右。 钙钛矿太阳能电池的光生电流密度还有提高的空间,可通过减小FTO 层的光反射损失等方式 实现。
4钙钛矿太阳能电池的光伏性能 4.2钙钛矿太阳能电池的开路电压高。（因为禁带宽度高）
纯CH3NH3PbI3 钙钛矿太阳能电池的开路电压高达1 V,而CH3NH3PbIx Cl3x 钙钛矿太阳能电池的开路电压高达1.1 V,两者的电压因子通常高于其他第三代 太阳能电池。（非晶硅薄膜太阳能电池的开路电压最高仅为0.887 V。)
1.太阳能电池的分类
1.4光敏化太阳能电池
（钙钛矿太阳能电池的兴起得益于染料敏化太阳能电池技术的发展） 1.4.1染料敏化太阳能电池DSSC 多孔性TiO2薄膜吸附单层吸光染料分子，如钌金属衍生物。（制备易，污 染低，且不需要大型无尘设备，但染料成本高，不稳定等） 1.4.2量子点敏化太阳能电池QDSSC 采用窄带隙的无机半导体材料代替染料作为敏化剂，若将这些材料控制在 量子效应范围内，则成为量子点敏化剂。使用量子点作为敏化剂的太阳能电池 称为量子点敏化太阳能电池。
压,达1.3 V。 Br离子的引入,不但可以提升器件的开路电压, 还可以改善钙钛矿对于湿度的敏感性. 随着
半径较小的溴离子比重的增加, 钙钛矿晶体的晶格常数下降, 晶型从CH3NH3PbI3的三维扭
曲结构向CH3NH3PbBr3的规整立方体结构转变.CH3NH3Pb(I1-xBrx)3 器件的稳定性提高。
其载流子复合率较高,使得该器件的开路电压比较低,其太阳能电池器件获得了6%的转换效率。 p 型硫氰酸亚铜CuSCN 作空穴传输层材料,具有很高的空穴迁移率0.01~0.1cm2· V-1· s-1
(Spiro-OMeTAD 只有4×10-5 cm2· V-1· s-1),用其作空穴传输层的太阳能电池器件获得了12.4%
3.3钙钛矿太阳能电池的发光机理
钙钛矿太阳能电池本质上是一种固态染料敏化太阳能电池。 它具有类似于非晶硅薄膜太阳能电池的N-I-P 结构。钙钛矿材料作为光吸 收层(I 本征层)夹在电子传输层(N 型)和空穴传输层(P 型)之间。 钙钛矿CH3 NH3 PbI3 的禁带宽度为1.5 eV。当能量大于其禁带宽度的入 射光照射钙钛矿材料时,激发出电子空穴对,电子空穴对在钙钛矿中传输,到达 TiO2/钙钛矿和钙钛矿/HTM 之间的界面时发生 电子空穴分离 , 电子进入 TiO 2 ,空穴进入 HTM, 最后到达各自的电极(电子到达FTO 阳极,空穴 到达金或银阴极)。
1.2化合物薄膜太阳能电池
多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，碲化镉和铜铟镓硒。 薄膜成本较硅基电池低，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染， 稀有金属硒成本高。 a-Si、CdTe and CIGS 薄膜效率不高源于复合电流大，开路电压低。
1.3聚合物太阳能电池
三明治结构：正极 TCO导电玻璃，负极金属薄片，夹心聚合物 光活性层。有机聚合物来源广、制备易、质量小、柔性好，但光转换 效率低。
2.量子点敏化太阳能电池的优势
2.1碰撞离化效应：
又称多激子激发效应，指在一个半导体材料中，当外界提供大于 2个能带 的能量时，被激发的电子会以热电子的形式存在，当此热电子由高能级激发态 回到低能级激发态时，所释放的能量可将另一个电子由价带激发到导带，此称 为碰撞离化效应。（可以增加光电流。）
2.1俄歇复合效应：
的转换效率。 在石墨烯方面,目前Snaith 小组尝试了将单臂碳纳米管混合掺入Spiro-OMeTAD 中共同作
为空穴传输层材料，显著提高对电荷的收集有完全替代Spiro-OMeTAD,而是以一种相互混合的方式共同作为空穴传输层材料。 找价带顶比钙钛矿高，电导率、空穴迁移率较高，且载流子符合率较低的半导体材料。
HTM (空穴传输层,Hole transportation materials)
3钙钛矿太阳能结构及其机理
3.4各层结构的材料及其作用
① 阻挡层（致密TiO2）薄薄的一层TiO2 阻挡层可以有效阻挡电子从FTO 注入空穴传输
层Spiro-OMeTAD 以及空穴从Spiro-OMeTAD 层注入FTO 层。要根据不同的沉积方法优