钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法
钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法
钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法2.1基本原理钙钛矿太阳能电池作为一种新出现的太阳能电池，其电池结构目前主要有两种，第一种是由染料敏化太阳能电池演化而来的“敏化”结构，此结构与染料敏化太阳能电池极为相似，具有高吸光性的钙钛矿材料作为光敏化剂，其层状结构的每一层物质依次为透明导电玻璃、ZnO或TiO2致密层、钙钛矿敏化的多孔TiO2或Al2O3层、空穴传输层（HTMs）、金属电极，结构图如图2.1左。
第二种是平面异质结薄膜结构，其层状结构每一层物质依次为透明导电玻璃、ZnO或TiO2致密层、钙钛矿层、空穴传输层（HTMs）、金属电极，结构图如图2.1右。
这种结构下钙钛矿既是光吸收层又是电子传输层和空穴传输层，其优良性能被充分利用。
由于作为空穴传输层（HTMs）的Spiro-OMeTAD材料制备起来相对比较复杂和昂贵，因而无空穴传输层（HTMs）的钙钛矿太阳能电池的研发也成为科研热点。
图2.1 （a）“敏化”钙钛矿太阳能电池结构（b）平面异质结钙钛矿太阳能电池结构2.1.1“敏化”钙钛矿太阳能电池H.S.Kim等科学家制作出了光电转化效率为9.7％的敏化全固态钙钛矿太阳能电池，作为光吸收层的钙钛矿CH3NH3PbI3的光吸收系数很高，较薄的钙钛矿敏化的多孔TiO2层可以吸收大量的光源，因而电池可以产生高达17.6mA/cm2的短路电流密度。
此后tzelaGr 等科学家优化了电池制备方法，在TiO2光阳极表面上形成CH3NH3PbI3纳米晶，此纳米晶具有高吸附性和该覆盖性。
此方法使得太阳能电池光电转换效率达到15％，并且具有极高的稳定性，500小时后光电转化效率仍然达到一开始的80％.一维的TiO2纳米结构，包括纳米棒、纳米管、纳米线等，相比较于由TiO2纳米颗粒组成的薄膜，其电子传输效率更高，电子寿命更长，晶界的电荷复合效率更低。
TiO2薄膜因其有利于电子传输，具有恰当的能级，在传统的敏化结构太阳能电池中可以作为光阳极。
钙钛矿太阳能电池及其制备方法,用电设备
钙钛矿太阳能电池及其制备方法,用电设备
钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效率薄膜太阳能电池，具有优异的光电转换效率。
下面是钙钛矿太阳能电池的制备方法：
1. 基材准备：选择透明导电氧化物（如氧化锡）作为导电玻璃基板，并进行表面清洗和处理。
2. 膜层制备：首先制备钙钛矿预体液体溶液，通常采用辛酸铅和溴化铅作为前驱体材料。
将这些材料溶解在有机溶剂中，形成钙钛矿溶液。
3. 薄膜沉积：将钙钛矿溶液通过旋涂、溅射、蒸镀等方法沉积在导电玻璃基板上，形成薄膜。
薄膜的厚度通常控制在几十纳米至几百纳米之间。
4. 热处理：将薄膜在高温下进行热处理，通过化学反应使钙钛矿结晶生长并形成稳定的结构。
5. 电极制备：将导电玻璃基板上的钙钛矿薄膜涂覆电极材料（如碳纳米管或金属网格），形成正负电极。
6. 封装与测试：将制备好的钙钛矿太阳能电池进行封装，保护薄膜免受湿氧等环境的侵蚀，并进行电性能测试。
钙钛矿太阳能电池可以广泛应用于各种电子设备和电力系统。
常见的用电设备包括家庭电器（如电视机、冰箱等）、移动设备（如手机、平板电脑等）、照明设备、交通信号灯、农业灌
溉等。
随着钙钛矿太阳能电池技术的不断发展，其应用领域将会更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利。
钙钛矿太阳能电池原理
钙钛矿太阳能电池原理
钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，具有高效率、低成本和易制
备等优点，因此备受关注。
本文将介绍钙钛矿太阳能电池的原理及其工作过程。
钙钛矿太阳能电池是一种基于钙钛矿材料的光伏器件，其工作原理主要涉及光
生电荷的产生和输运。
在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿材料吸收光子后会产生电子-空穴对，电子会被吸收到n型半导体层中，而空穴则会被吸收到p型半导体层中。
这样就在n型和p型半导体层之间形成了光生电荷分离的状态。
接下来，这些电子和空穴会在n型和p型半导体层中输运，最终通过外部电路
形成电流。
在这个过程中，钙钛矿材料的优异光电特性和半导体结构的设计起到了至关重要的作用。
同时，钙钛矿太阳能电池还包括透明导电层、电子传输层和反射层等辅助结构，这些结构也对电池的性能有着重要的影响。
在实际应用中，钙钛矿太阳能电池可以通过串联和并联的方式组成电池组，以
满足不同功率需求。
此外，钙钛矿太阳能电池还可以与其他材料和器件结合，形成光伏发电系统，为人们的生活和生产提供清洁能源。
总的来说，钙钛矿太阳能电池利用钙钛矿材料的光电特性，通过光生电荷的产
生和输运实现光能转化为电能。
同时，钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本和易制备等优点，是当前光伏技术领域的研究热点之一。
通过本文的介绍，相信读者对钙钛矿太阳能电池的原理有了更深入的了解。
钙
钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池技术，有着广阔的应用前景，相信在未来会有更多的突破和进展。
钙钛矿太阳能电池报告
钙钛矿太阳能电池报告一、钙钛矿太阳能电池的原理钙钛矿太阳能电池的工作原理是将太阳光转化为电能。
其器件结构通常包括玻璃衬底、导电玻璃、阳极材料、钙钛矿敏化层、电解质和阴极材料。
太阳光照射到钙钛矿敏化层上时，能量激发导致电子跃迁，并形成电荷分离。
电子通过阳极流向负载产生电流，而正离子通过电解质流向阴极，完成电能转换。
二、钙钛矿太阳能电池的制备方法制备钙钛矿太阳能电池主要有溶液法、气相沉积法和蒸发法等几种方法。
其中溶液法是最常用的制备方法之一、该方法主要包括两步：首先制备钙钛矿前驱体，然后将其涂覆在导电底板上形成钙钛矿敏化层。
溶液法制备的钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、制备成本低等优点。
三、钙钛矿太阳能电池的性能钙钛矿太阳能电池的关键材料是钙钛矿敏化层，其具有宽光吸收范围、高的扩散长度和载流子迁移率等优点。
这使得钙钛矿太阳能电池的光电转换效率较高，可以达到20%甚至更高。
此外，钙钛矿太阳能电池还具有制备简单、适应性强、稳定性较高等特点。
四、钙钛矿太阳能电池的应用前景钙钛矿太阳能电池的应用前景广阔。
由于其制备工艺简单、制造成本低、透明性好等特点，它可以应用于各种领域，如建筑集成、充电设备、汽车等。
由于其高效率和低成本，钙钛矿太阳能电池有望成为新一代太阳能电池技术的主力军。
总之，钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池技术，具有高效转换太阳能、低成本、易制备等特点。
虽然目前还存在一些问题需要解决，如稳定性和有毒材料的使用，但是钙钛矿太阳能电池的应用前景广阔，将会在未来的太阳能产业中发挥重要作用。
钙钛矿太阳能电池的结构
钙钛矿太阳能电池的结构引言随着全球对可再生能源的需求不断增长，太阳能电池作为一种清洁、可持续的能源转换技术，受到了广泛关注。
钙钛矿太阳能电池作为新兴的太阳能电池技术，具有高效、低成本和易于制备等优势，被认为是未来太阳能电池领域的重要发展方向之一。
本文将详细介绍钙钛矿太阳能电池的结构及其工作原理。
结构钙钛矿太阳能电池通常由五个主要部分组成：透明导电玻璃衬底、导电氧化物薄膜、钙钛矿吸收层、电解质和反射层。
1. 透明导电玻璃衬底透明导电玻璃衬底是钙钛矿太阳能电池的基础材料之一。
它通常由氧化锡掺杂的二氧化锡（SnO2）或氧化铟锡（ITO）制成。
透明导电玻璃衬底具有高透过率和低电阻率的特性，能够有效地传输光电流和电子。
2. 导电氧化物薄膜导电氧化物薄膜位于透明导电玻璃衬底上方，用于提供电子传输路径。
常用的导电氧化物材料包括二氧化锡（SnO2）和氧化锌（ZnO）等。
导电氧化物薄膜具有良好的导电性和光学透明性，能够有效地收集并传输光生载流子。
3. 钙钛矿吸收层钙钛矿吸收层是钙钛矿太阳能电池的关键组成部分。
它通常由无机铅卤化物（如CH3NH3PbI3）构成，具有优异的光吸收和光电转换性能。
钙钛矿吸收层可以通过溶液法、气相沉积法等多种方法制备，并且可以调控其厚度和晶体结构以实现最佳的光吸收效果。
4. 电解质在钙钛矿太阳能电池中，常使用有机无机杂化钙钛矿材料作为电解质。
这种杂化钙钛矿材料既具有无机钙钛矿的良好电离能和稳定性，又具有有机材料的高载流子迁移率和可溶性。
电解质的作用是在光生载流子产生后，提供电子和空穴的传输通道，以实现光生载流子的有效分离。
5. 反射层为了增加光吸收效果，钙钛矿太阳能电池通常在背面加上反射层。
反射层由金属或导电聚合物制成，能够反射从吸收层透过的光线，使其再次经过吸收层以增加光吸收效果。
工作原理当光线照射到钙钛矿太阳能电池上时，发生以下几个基本步骤：1.光线穿过透明导电玻璃衬底并进入导电氧化物薄膜。
钙钛矿太阳能电池的制备和性能优化
钙钛矿太阳能电池的制备和性能优化随着可再生能源的发展，太阳能作为一种最为环保的清洁能源受到了越来越多的研究和关注。
而钙钛矿太阳能电池作为一种新型太阳能电池技术，具有高效、稳定等优势，因此也逐渐成为了太阳能领域的研究热点。
一、钙钛矿太阳能电池的原理钙钛矿太阳能电池是一种以钙钛矿为光吸收材料的太阳能电池。
该电池是通过将一个钙钛矿材料片置于两个导电玻璃基板之间，然后在钙钛矿上涂覆电荷分离层、电解质和另一层导电材料而制成的。
当光线照射到钙钛矿上时，光能转化为电荷并在其中产生电流。
电荷被引导到电解质中，在电解质中被电极收集。
这些收集到的电子和空穴然后进入电极，从而产生电力。
二、制备钙钛矿太阳能电池的方法制备钙钛矿太阳能电池的方法主要分为两种：涂覆法和蒸发法。
涂覆法是将钙钛矿材料溶解在溶剂中形成混合物，再将混合物涂覆在基板上，再使用热处理方法对其进行干燥。
这种方法简单、经济，但制备出的电池效率较低。
蒸发法是通过在真空中蒸发钙钛矿材料，然后在基板上进行沉积。
这种方法制备出的钙钛矿太阳能电池效率较高，但成本也较高。
三、钙钛矿太阳能电池的性能优化在制备钙钛矿太阳能电池的过程中，为了提高其效率，需要考虑以下几个方面的因素：1.钙钛矿材料的优化钙钛矿太阳能电池的效率与材料的能带结构有关。
因此，改善钙钛矿材料的能带结构可以提高钙钛矿太阳能电池的效率。
2.电荷分离层的优化电荷分离层是将光产生的电子和空穴从钙钛矿中分离出来的层，对钙钛矿太阳能电池的效率影响很大。
优化电荷分离层可以提高钙钛矿太阳能电池的效率。
3.电解质的优化电解质是将光产生的电子和空穴集中到电极上的载体。
不同的电解质对钙钛矿太阳能电池的效率有不同的影响，因此优化电解质也是提高钙钛矿太阳能电池效率的重要因素。
4.导电材料的选择导电材料对太阳能电池的效率也有很大的影响。
优化导电材料可以提高电池的效率。
总之，钙钛矿太阳能电池是当前太阳能电池技术的新兴研究方向。
虽然还存在着许多技术瓶颈，但是钙钛矿太阳能电池的高效、稳定等优势仍然吸引着越来越多的研究者加入到这个领域中来，相信在不久的将来，钙钛矿太阳能电池一定会有更加出色的表现。
钙钛矿太阳能电池工作原理
钙钛矿太阳能电池工作原理1、钙钛矿太阳能电池工作原理钙钛矿太阳能电池由两个有机物质组成：一种叫做钙钛矿的半导体材料，另一种是有机染料。
当太阳光照射到钙钛矿表面时，会被激发出电子，这些电子就会向有机染料中的电子空穴跃离，从而形成一种“电子-空穴对”。
这个电子-空穴对会在电路内发送电流，从而产生电能，从而实现太阳能转换为电能的目的。
钙钛矿太阳能电池的工作原理可以简单地描述如下：太阳照射到钙钛矿上，会产生一种外部电场，使钙钛矿中的电子和空穴散开，电子从钙钛矿中释放，然后被有机染料空穴所吸引，将其转化为电能。
2、电子的转移机理当太阳光照射到钙钛矿上时，会产生一种外部电场，使钙钛矿中的电子和空穴散开。
当太阳光照射在钙钛矿上，由于外部电场的存在，使得钙钛矿表面的电子被激发出来，这些释放出来的电子就会向有机染料中的空穴迁移，并在电路内发送电流，从而产生电能，从而实现太阳能转换为电能的目的。
该过程可以分为三个阶段：（1）首先，太阳光照射在钙钛矿上产生一种外部电场，使得钙钛矿表面的电子被激发出来；（2）其次，激发出来的电子会向周围的氧原子中的空穴迁移；（3）最后，电子穿过有机染料的电子空穴，形成“电子-空穴对”，这个电子-空穴对会在电路内发送电流，从而产生电能。
3、钙钛矿太阳能电池的优势a) 高效率：钙钛矿太阳能电池的效率可以达到20%，比其他太阳能电池的效率要高。
b) 光伏效应强：钙钛矿太阳能电池具有较强的光伏效应，即可以从弱光中获取较多的电能。
c) 低成本：钙钛矿太阳能电池的原料价格便宜，而且生产过程中不需要复杂的设备，使得钙钛矿太阳能电池的成本较低。
d) 环保：钙钛矿太阳能电池在使用过程中不会产生任何有害物质，无污染，是绿色环保的可再生能源。
4、缺点a) 效率低：钙钛矿太阳能电池的效率一般在10%~20%之间，远低于其他太阳能电池，因此不能满足大规模应用的需要。
b) 劣质染料：由于染料的质量问题，钙钛矿太阳能电池的性能往往不稳定，不易控制，因此可能会影响太阳能电池的效率和使用寿命。
钙钛矿电池基本原理
钙钛矿电池基本原理一、引言钙钛矿电池作为新兴的太阳能电池技术，具有高效率、低成本、环保等优点，正在逐渐替代传统的硅晶体太阳能电池。
本文将从材料结构、工作原理、性能特点等方面介绍钙钛矿电池的基本原理。
二、材料结构1. 钙钛矿材料钙钛矿是一种晶体结构具有ABX3式的氧化物，其中A和B是金属离子，X是氧离子。
目前最常用的是三元化合物甲基铵铅卤化物（MAPI），其中甲基铵（MA）取代了A位，铅（Pb）取代了B位，卤素（Cl、Br或I）取代了X位。
2. 材料制备制备MAPI薄膜通常采用溶液法或气相沉积法。
溶液法包括旋涂法、喷涂法等，主要原理是将前驱体溶解在溶剂中，通过旋转或喷涂形成薄膜。
气相沉积法则是在高温下使前驱体分解并沉积在基底上形成薄膜。
3. 材料特性MAPI具有优异的光电性能，其带隙宽度较小（约1.6eV），适合吸收太阳光谱中的大部分光子。
同时，MAPI还具有高吸收系数、长寿命、高载流子迁移率等特性，这些都是制备钙钛矿电池的关键因素。
三、工作原理1. 原理概述钙钛矿电池主要由阳极、阴极和电解质组成。
阳极通常采用透明导电氧化物（如氧化锡）涂覆在玻璃或塑料基板上，阴极则是MAPI薄膜。
当太阳光照射到MAPI薄膜上时，会激发出电子-空穴对，其中电子被输运到阳极上形成电流，空穴则被输运到阴极上形成负载。
2. 具体步骤（1）光吸收：太阳光进入钙钛矿材料后被吸收，并激发出载流子。
（2）分离：激发出的载流子被分离并输运到相应的极板上。
（3）收集：在极板上，载流子被收集并形成电流或电压。
（4）输出：电流或电压被输送到外部负载上，完成电能转换。
四、性能特点1. 高效率钙钛矿电池的转换效率已经超过了20%，比传统的硅晶体太阳能电池高出很多。
这是由于钙钛矿材料具有优异的光吸收性能和载流子迁移率。
2. 低成本相对于传统的硅晶体太阳能电池，钙钛矿材料制备成本更低，制备工艺更简单。
此外，钙钛矿薄膜可以通过溶液法等低成本方法制备。
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钙钛矿太阳能电池基本原理和制备方法2.1基本原理钙钛矿太阳能电池作为一种新出现的太阳能电池，其电池结构目前主要有两种，第一种是由染料敏化太阳能电池演化而来的“敏化”结构，此结构与染料敏化太阳能电池极为相似，具有高吸光性的钙钛矿材料作为光敏化剂，其层状结构的每一层物质依次为透明导电玻璃、ZnO或TiO2致密层、钙钛矿敏化的多孔TiO2或Al2O3层、空穴传输层（HTMs）、金属电极，结构图如图2.1左。
第二种是平面异质结薄膜结构，其层状结构每一层物质依次为透明导电玻璃、ZnO或TiO2致密层、钙钛矿层、空穴传输层（HTMs）、金属电极，结构图如图2.1右。
这种结构下钙钛矿既是光吸收层又是电子传输层和空穴传输层，其优良性能被充分利用。
由于作为空穴传输层（HTMs）的Spiro-OMeTAD材料制备起来相对比较复杂和昂贵，因而无空穴传输层（HTMs）的钙钛矿太阳能电池的研发也成为科研热点。
图2.1 （a）“敏化”钙钛矿太阳能电池结构（b）平面异质结钙钛矿太阳能电池结构2.1.1“敏化”钙钛矿太阳能电池H.S.Kim等科学家制作出了光电转化效率为9.7％的敏化全固态钙钛矿太阳能电池，作为光吸收层的钙钛矿CH3NH3PbI3的光吸收系数很高，较薄的钙钛矿敏化的多孔TiO2层可以吸收大量的光源，因而电池可以产生高达17.6mA/cm2的短路电流密度。
此后tzelaGr 等科学家优化了电池制备方法，在TiO2光阳极表面上形成CH3NH3PbI3纳米晶，此纳米晶具有高吸附性和该覆盖性。
此方法使得太阳能电池光电转换效率达到15％，并且具有极高的稳定性，500小时后光电转化效率仍然达到一开始的80％.一维的TiO2纳米结构，包括纳米棒、纳米管、纳米线等，相比较于由TiO2纳米颗粒组成的薄膜，其电子传输效率更高，电子寿命更长，晶界的电荷复合效率更低。
TiO2薄膜因其有利于电子传输，具有恰当的能级，在传统的敏化结构太阳能电池中可以作为光阳极。
其电荷转移示意图如图 2.2左。
而由于钙钛矿CH3NH3PbI3具有长的电子扩散长度，且具有双极性输运性质，光生电荷载流子可以被钙钛矿有效的分别传输到两端电极，因而绝缘的Al2O3便可替代TiO2。
Al2O3仅作为钙钛矿CH3NH3PbI3的支架，光生电子被限制在CH3NH3PbI3内，只能在钙钛矿内传输。
J.M.Ball等科学家优化了Al2O3的厚度，使得钙钛矿太阳能电池的光电转换效率最高达到12.3％. 其电荷转移示意图如图2.2右。
图2.2 TiO2、Al2O3为光阳极的太阳能电池电荷转移示意图2.1.2平面异质结钙钛矿太阳能电池基于钙钛矿材料的高吸光率和可同时作为电子和空穴传输层的特性，钙钛矿太阳能电池中的多孔氧化物层可以舍去。
将钙钛矿CH3NH3PbI3直接以薄膜的形势涂于致密TiO2的FTO衬底上可以制备出平面异质结钙钛矿太阳能电池，制备方法分为液相和气相法。
气相法制备出的钙钛矿薄膜其均一性、致密性和无孔性要优于液相制备的钙钛矿薄膜。
保证TiO2致密层上钙钛矿薄膜的连续性和致密性对于降低空穴传输层（HTMs）和TiO2致密层的直接接触有非常重要的作用，同时也可使电池的开路电压和填充因子有所提高。
而钙钛矿薄膜的厚度对电子空穴的有效传输和太阳光的充分吸收有决定性的影响。
H.J.Snaith等科学家使用气相沉积技术在致密TiO2薄膜上沉积出钙钛矿CH3NH3Pb(I1-xClx)3薄膜，制备出光电转换效率大15.4％的平面异质结钙钛矿太阳能电池。
2.1.3无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池钙钛矿CH3NH3PbI3的多种特性使得此薄膜可以兼顾空穴传输层（HTMs）的作用。
2012年，Etgar等科学家将TiO2纳米片薄膜沉积在TiO2致密层的FTO导电玻璃上，再在TiO2纳米片薄膜上制备钙钛矿CH3NH3PbI3纳米晶，最后覆盖Au电极，制备得无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。
通过调整个薄膜厚度将此类电池的光电转换效率提高到8％，中科院孟庆波等科学家通过两步法制备出光电转换效率达10.49％的无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。
图2.3左为无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的微观结构，图 2.3右为其电荷分离的能级图。
钙钛矿CH3NH3PbI3吸收太阳光后将电子和空穴分别注入到TiO2和金电极。
电荷在TiO2层和钙钛矿层之间传输，电池存在耗尽层，此耗尽层的内建电场促进电荷分离，并可以延伸至钙钛矿层和TiO2层。
图2.3 CH3NH3PbI3/ TiO2异质结太阳能电池结构示意图电荷分离过程的电池能级图2.2有机卤化物钙钛矿层的制备钙钛矿太阳能电池中最核心的部分就是电池中的太阳光吸收层，即复合钙钛矿材料的制备。
在科学家们的不断努力下总结出了工艺简单，成本低且无污染的制备方法，如涂布法、气相沉积法和混合工艺等，以下简单介绍几种常用的制备钙钛矿层的方法。
2.2.1溶液合成法此方法由Park实验组于2011年在Nanoscale发表的关于制备钙钛矿量子点太阳能电池的文献中提出。
首先将CH3NH2溶于甲醇，并与HI在冰浴下混合反应；然后蒸发、干燥并清洗得到晶体状态的CH3NH3I；最后再将晶体CH3NH3I与粉末状态的PbI2在有机溶剂中混合，过滤后在氧化钛层上进行原位反应即可得到薄膜钙钛矿CH3NH3PbI3，制成的钙钛矿薄膜SEM图见图2.4。
尽管此方法很难控制钙钛矿CH3NH3PbI3晶体的形貌，可重复性很差。
但却是当时最为普遍应用的有效方法。
图2.4 钙钛矿薄膜SEM图2.2.2连续沉积法tzelaGr 实验组于2013年提出了连续沉积法解决了溶液沉积法中钙钛矿CH3NH3PbI3晶体形貌难以控制的难题。
首先将具有20纳米直径的多孔氧化钛层上沉积饱和的PbI2溶液；然后待其干燥；最后将沉浸饱和PbI2溶液的氧化钛薄膜侵入CH3NH3I溶液进行原位反应，清洗后即可得到钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜。
此方法中由于PbI2晶体被限制在氧化钛层上20纳米直径的孔洞内，使得反应产物钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜的形貌得到很好的控制，高质量薄膜制备的可重复性有了大幅度的提高，同时也使得反应更加充分和快速。
基于此方法tzelaGr 实验组制备出了光电转换效率大15％的钙钛矿敏化太阳能电池。
此方法只适用与纳米多孔结构的太阳能电池，无法制备平面电池结构。
2.2.3双源气象蒸发法Snaith实验组发明双源气象蒸发制备出高质量的平面电池结构的太阳能电池。
如图2.5左所示，将反应物CH3NH3I晶体和PbI2晶体同时加热蒸发，蒸汽在致密氧化钛衬底上反应并凝结，由此形成致密性良好，晶体形貌规则且可重复性高的钙钛矿CH3NH3PbI3，制成的钙钛矿薄膜SEM图见图2.5右。
虽然此方法成膜质量高，但工艺过于复杂，能耗极高。
温度需在400℃以上且要严格防治有毒蒸汽外泄，造成电池制作成本增大。
图2.5 双源气象蒸发法钙钛矿薄膜SEM图像2.2.4气相辅助溶液沉积法为解决双源气象蒸发法的高成本问题，Yang实验组发明一种混合工艺的制备方法，气相辅助溶液沉积法，如图2.6左。
首先将PbI2溶液沉积在氧化钛衬底上；然后再将CH3NH3I晶体蒸发到氧化钛衬底上，使之与PbI2充分反映，同样可得到高质量钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜，制成的钙钛矿薄膜SEM图见图2.6右。
此方法中由于高熔点的PbI2晶体以溶液形式存在，因而反应不必在高温下进行，大大降低了制备成本。
Yang实验组以此方法制得光电转换效率达12.1％的平面异质结钙钛矿太阳能电池。
图2.6 气相辅助溶液沉积法钙钛矿薄膜SEM图2.3少铅钙钛矿太阳能电池尽管有机/无机杂化铅卤化物钙钛矿太阳能电池在近几年得到了迅猛的发展，光电转换效率已可达到19.3％，但该类太阳能电池的光吸收层为含铅的钙钛矿化合物，铅属于有毒金属元素，对环境也有极其严重的污染。
白晓功等人尝试用Sr部分取代Pb制备少铅钙钛矿化合物CH3NH3SrxPb(1-x)I3，并将其用于光吸收层以制备钙钛矿太阳能电池，并研究电池性能。
2.3.1制备方法首先将甲胺溶液和乙醇在冰浴下混合，并缓慢加入氢碘酸，充分反映；然后50℃旋蒸以出去溶剂，得到粗产品碘甲胺；其次将碘甲胺溶于乙醇，并加入乙醚使其重结晶，过滤后即可得到白色固体，重复此步骤；接着将白色固体60℃烘干制得碘甲胺，并与碘化铅，碘化锶按比例加入γ—丁内酯；然后再65℃加热搅拌，充分反映即可制得CH3NH3SrxPb(1-x)I3前驱体溶液，将溶液滴加于多孔层上进行旋涂即可制得CH3NH3SrxPb(1-x)I3；最后将其组装成太阳能电池，结构示意图见图2.7。
实验组制备的钙钛矿太阳能电池有效面积为0.06cm2.图2.7 钙钛矿太阳能电池结构示意图2.3.2样品分析实验组共做出四组样品，x分别为0、0.1、0.2、0.3，四组样品的SEM图见图2.8。
由图中可看出在不含锶的钙钛矿CH3NH3PbI3由于其结晶过快而导致出现10微米左右的岛状结构，这与之前其他人所做的纯铅钙钛矿太阳能电池一样。
X 为0.1、0.2、0.3时岛状结构消失，且随着x的增大表面逐渐变粗糙，且x为0.3时有黑色斑块，这些现象说明少量Sr的加入对钙钛矿层结晶过程产生影响。
图2.9左显示四种钙钛矿的X射线衍射图，四种材料均在14.1°、28.4°出现明显的衍射峰，这两个峰来源于晶面（110）和（220）的衍射。
且除这两个明显的衍射峰外，其它较低峰值所对的角度也相同，此现象说明锶取代铅后，钙钛矿原有的晶型并没有改变，只是衍射峰的高度有所变化。
实验组还对这四种钙钛矿材料所组装的太阳能电池的光电性能进行研究，图2.9右显示四种钙钛矿太阳能电池的光电流密度和光电压的关系曲线，表2.1各个电池的一些具体光电性能参数。
由数据可看出锶取代少量铅后的钙钛矿CH3NH3SrxPb(1-x)I3所组装的太阳能电池其光电性能比原先钙钛矿CH3NH3PbI3所组装的太阳能电池有明显的下降。
其内在原因还不太明确，可能是锶的2价离子直径与铅离子半径不同，导致钙钛矿的平均容忍因子发生变化，也可能是锶取代铅使钙钛矿化合物的能级结构发生变化。
因而扔需要对少铅钙钛矿太阳能电池进行进一步的研究。
图2.8 四种钙钛矿SEM图对比图2.9四种钙钛矿太阳能电池X射线衍射图及其光电流密度和光电压对应曲线表2.1 四种钙钛矿太阳能电池光电特性参数2.4空穴传输材料的应用空穴传输材料是钙钛矿太阳能电池中的结构之一，选择合适的空穴传输材料插入钙钛矿和金属电极之间可以改善其肖特基接触，从而使空穴和电子在功能层界面分离，减少电荷复合，便于空穴传输，从而提高电池的光电转换效率。