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當(dāng)一個(gè)人用工作去迎接光明，光明很快就會(huì)來(lái)照耀著他。 —— 馮學(xué)峰
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以吾人數(shù)十年必死之生命，立億萬(wàn)年不死之根基，其價(jià)值之重可知。 ——
電工網(wǎng)訊：近期，科學(xué)院合肥科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)研究所孔凡太研究團(tuán)隊(duì)在小分子有機(jī)空穴傳輸材料方面取得系列進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果分別發(fā)表在ChemSusChem、ElsevierDyesandPigments，以及英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)的RSCAdvances上。你可能想問(wèn)，這項(xiàng)讀起來(lái)很拗口的研究，究竟有什么用呢?這種材料目前已經(jīng)被證明在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中有非常好的應(yīng)用潛力。等等!怎么又來(lái)一個(gè)拗口的，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池又是什么?第三代太陽(yáng)能電池我們都知道，太陽(yáng)能電池是一種可以直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。在追求清潔能源的大背景下，它已經(jīng)形成了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。實(shí)際上，太陽(yáng)能電池的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：
圖1各類太陽(yáng)能電池。（a）單晶硅太陽(yáng)能電池；（b）薄膜太陽(yáng)能電池；（c）鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。代太陽(yáng)能電池主要是基于單晶硅?；脑?，沙漠中，大家印象中的太陽(yáng)能電池板，通常都是用這類晶體硅材料制成的。不過(guò)制造高純硅面臨著造價(jià)高、耗能高等難題，這嚴(yán)重制約了硅基太陽(yáng)能電池的商業(yè)應(yīng)用范圍。第二代太陽(yáng)能電池主要指薄膜太陽(yáng)能電池。它以非晶硅、銅銦鎵硒薄膜、碲化鎘薄膜為代表。這類太陽(yáng)能電池大的優(yōu)點(diǎn)為成本低，缺點(diǎn)則是效率低，性能隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)而衰退。第三代太陽(yáng)能電池，也稱作新概念太陽(yáng)能電池，就是要重點(diǎn)介紹的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。其實(shí)，我不含鈣，也不含鈦人們?cè)谛虏牧蠒r(shí)有兩大重要考量：一個(gè)是成本，一個(gè)是效率。
圖2不同類型的太陽(yáng)能電池的成本與其光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系從上面這張圖中可以看出，如果電池的光電轉(zhuǎn)換效率能到20%以上，電池的供電成本就有大幅度下降的可能。因此，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換效率成為第三代太陽(yáng)能電池發(fā)展的關(guān)鍵。近幾年，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究不斷刷新了光電轉(zhuǎn)化效率的紀(jì)錄，目前已經(jīng)超過(guò)22%了。雖然現(xiàn)在每年光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的90%以上都來(lái)自晶硅電池，但是由于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的優(yōu)良特性眾多，越來(lái)越多的人對(duì)它青睞有加，源源不斷的人力、物力都投入到了相關(guān)研究當(dāng)中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池巨大的魅力也逐漸展現(xiàn)在了人們面前。有趣的是，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中并沒(méi)有鈣元素，也沒(méi)有鈦元素。其實(shí)，它得名于其中的吸光層材料：一種鈣鈦礦型。鈣鈦礦是以礦物學(xué)家Perovski的名字命名的，初單指鈦酸鈣（CaTiO3）這種礦物，后來(lái)把結(jié)構(gòu)與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中常用的光吸收層是甲氨鉛碘（CH3NHbI3），由于CH3NHbI3這種材料中既含有無(wú)機(jī)的成分，又含有有機(jī)分子基團(tuán)，所以人們也將這類太陽(yáng)能電池稱作雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
圖3鈣鈦礦的原子結(jié)構(gòu)(a)鈦酸鈣（GaTiO3）晶體的原子結(jié)構(gòu)；(b)鈣鈦礦太陽(yáng)能中吸光層甲氨鉛碘（CH3NHbI3）晶體的原子結(jié)構(gòu)。光電轉(zhuǎn)換效率高想要了解鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有性能、備受人們青睞的秘密所在，我們就不得不說(shuō)說(shuō)它的光吸收與能量轉(zhuǎn)化的原理了。
