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光伏是新能源一個主要的領(lǐng)域，尤其以分布式光伏發(fā)電前景最為誘人。先不說太陽能發(fā)電清潔、潛力巨大，單單是我國3億個家庭有獨立住房、幾萬所學(xué)校、旅館、酒店的屋頂和外立面，幾十億平方米的工業(yè)廠房及倉儲屋頂，如果都進(jìn)行分布式光伏發(fā)電改造的話，可以想象為中國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出多大貢獻(xiàn)。同時，光伏產(chǎn)業(yè)也是技術(shù)壁壘、資金壁壘都很高的產(chǎn)業(yè)，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，隨著光伏的產(chǎn)業(yè)化程度提高以及廣闊應(yīng)用前景，具備著數(shù)十倍甚至上百倍的市場空間，在巨大的前景及目前大量產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的情況下，光伏技術(shù)飛速發(fā)展。


鈣鈦礦技術(shù)已成為全世界最受矚目的新興光伏技術(shù)，業(yè)界期待鈣鈦礦技術(shù)在進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)化效率的同時，能夠大幅度降低光伏組件的制造成本，鈣鈦礦光伏組件的成熟應(yīng)用可以實現(xiàn)光伏平價上網(wǎng)，在電力生產(chǎn)方面將引起一場革命。今年2月份，協(xié)鑫納米發(fā)布了其在鈣鈦礦光伏組件技術(shù)方面的突破性進(jìn)展，已經(jīng)率先建成10MW級別大面積鈣鈦礦組件中試生產(chǎn)線，完成了相關(guān)材料合成及制造工藝的開發(fā)，并已開始100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線的建設(shè)工作，計劃于2020年實現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化生產(chǎn)。目前全球范圍內(nèi)多家公司都不約而同提速了鈣鈦礦電池商業(yè)化量產(chǎn)的步伐。

什么是鈣鈦礦型太陽能光伏電池

鈣鈦礦是以俄羅斯礦物學(xué)家Perovski的名字命名的，最初單指鈦酸鈣（CaTIO3）這種礦物，也就是是指含鈣、鈦和氧的礦物，于1839年首次被發(fā)現(xiàn)。此后，鈣鈦礦指代一大類具有與此類礦物相同晶體結(jié)構(gòu)的化合物，把結(jié)構(gòu)與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)。其化學(xué)成分簡寫為AMX3，其中A通常代表有機(jī)分子，M代表金屬（如鉛或錫），X代表鹵素（如碘或氯）。

鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池，采用具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化的金屬鹵化物作為吸光層，自2009年以來，因制備方式簡單、生產(chǎn)成本低廉和光電性能優(yōu)異而備受關(guān)注，光電轉(zhuǎn)換效率由3.8%迅速升至23.7%，成為當(dāng)前發(fā)展最快的光伏技術(shù)，是全世界最受矚目的新興光伏技術(shù)，業(yè)界期待鈣鈦礦技術(shù)在進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)化效率的同時，能夠大幅度降低光伏組件的制造成本。

有趣的是，目前鈣鈦礦太陽能電池中并沒有鈣元素，也沒有鈦元素。其實，它得名于其中的吸光層材料：一種鈣鈦礦型物質(zhì)。鈣鈦礦太陽能電池中常用的光吸收層物質(zhì)是甲氨鉛碘（CH3NH3PbI3），由于CH3NH3PbI3這種材料中既含有無機(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能電池稱作雜化鈣鈦礦太陽能電池。


（a）鈦酸鈣（GaTIO3）晶體的原子結(jié)構(gòu)；（b）鈣鈦礦太陽能中吸光層物質(zhì)甲氨鉛碘（CH3NH3PbI3）晶體的原子結(jié)構(gòu)。


鈣鈦礦太陽能電池的基本構(gòu)造通常為襯底材料/導(dǎo)電玻璃（鍍有氧化物層的基片玻璃）/電子傳輸層（二氧化鈦）/鈣鈦礦吸收層（空穴傳輸層）/金屬陰極（下圖）。


（a） 介觀結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池;（b） 平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池

由于物質(zhì)整體上必須保持電中性，電子（帶負(fù)電）被激發(fā)后就會同時產(chǎn)生一個額外的帶正電的對應(yīng)物，物理學(xué)上將其叫做空穴（帶正電）。這樣的一個“電子--空穴對”就是科學(xué)家們常說的“激子”。

原標(biāo)題：?什么是鈣鈦礦型太陽能光伏電池？