钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状1.pdf

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1、钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状 赵 雨1, 2, 李 惠1, 关雷雷1, 吴嘉达1, 许 宁1 (1 复旦大学信息科学与工程学院, 上海200433;2 上海电力学院数理系, 上海201300) 摘要 简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史, 解释了钙钛矿太阳能电池本质上是固态染料敏化太阳能电 池。介绍了钙钛矿太阳能电池的微观发电机理, 结合钙钛矿太阳能电池的能级图分析讨论了钙钛矿与电子传输层和 空穴传输层的能级匹配。分析总结了钙钛矿太阳能电池的光伏技术参数, 包括光生电流密度、 开路电压、 填充因子、 能量转换效率以及光伏性能的稳定性。钙钛矿太阳能电池的能量转换效率、 短路电流密度和开路电

2、压均已超过非晶 硅薄膜太阳能电池, 填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池很接近。钙钛矿太阳能电池有希望实现产业化而成为下一代 薄膜太阳能电池。指出了钙钛矿太阳能电池大规模市场应用在制造技术上的瓶颈即空穴传输层的造价昂贵, 并综述 了解决该瓶颈的最新研究工作。 关键词 钙钛矿太阳能电池 染料敏化太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 中图分类号:TB321 文献标识码:A DOI: 10. 11896/j. issn. 1005 - 023X. 2015. 011. 003 Perovskite Solar Cells:History and Latest Researches ZHAO Yu1 ,2,LI

3、 Hui1,GUAN Leilei1,WU Jiada1,XU Ning1 (1 School of Information Science and Engineering,Fudan University,Shanghai 200433;2 Mathematics and Physics Department of Shanghai Electric Power University,Shanghai 201300 ) Abstract Development history of perovskite solar cells is briefly reviewed.Perovskite s

4、olar cells are solid - state dye - sensitized solar cells.The microcosmic mechanism of perovskite solar cells is put forward.Energy levels of the TiO2/CH3NH3PbI3/spiro - OMeTAD junction are given,showing that the conduction band minimum and valence band maximum of CH3NH3PbI3are well positioned for e

5、lectrons injection into TiO2and holes transfer to spiro - OMeTAD, respectively.Photovoltaic performance parameters of perovskite solar cells such as short - circuit current density,open - circuit voltages,power conversion efficiency and fill factor are summarized.The power conversion efficiency,shor

6、t - circuit current density and open - circuit voltage of perovskite solar cells exceed that of a - Si thin film solar cells,while the fill factor approaches that of the latter.A conclusion is drawn that perovskite - based solar cells are expected to rea - lize industrialization and become the next

7、generation thin - film solar cells. The bottleneck of marketization for perovs - kite - based solar cells is the fabrication of expensive hole transportation layer.The researches aim to resolve it are sum - marized. Key words perovskite solar cell,solid - state dye - sensitized solar cells,a - Si th

8、in film solar cells 国家重点基础研究发展计划(973计划) (2012CB934303) 赵雨: 男,1979年生, 博士生, 研究方向为脉冲激光法沉积半导体薄膜及纳米材料 E - mail:12110720026fudan. edu. cn 0 引言 截至2013年, 世界光伏累计安装量已超过100 GW。其 中85%是第一代晶体硅太阳能电池, 其他的是第二代薄膜太 阳能电池, 主要包括非晶硅薄膜太阳能电池和碲化镉/硫化 镉薄膜太阳能电池。第二代太阳能电池虽然拥有更短的能 量偿还周期但并未能替代第一代太阳能电池, 主要是因为前 者也有着不少的缺点, 比如能量转换效率较低,

9、 制造电池所 需材料是稀有材料以及电池工作的稳定性不够好等。最近 几年, 一种新的太阳能电池即钙钛矿太阳能电池异军突起, 电池的能量转换效率由2009年的3. 5%提高到2013年的 15. 4%仅仅经历了4年时间。图1 1是非晶硅( Amorphous silicon,a - Si) 薄膜太阳能电池、 染料敏化太阳能电池(Dye sensitized solar cell,DSSC) 、 有 机 光 伏 (Organic photovol - taic,OPV) 太阳能电池和钙钛矿(Perovskite) 太阳能电池的 技术发展历程。由图1可知钙钛矿太阳能电池的发展势头 迅猛。近几年 科学

10、和 自然 都大量报道了该种电池, 充分 说明科学家们对它的青睐。 1 钙钛矿太阳能电池的发展历史 1839年, 俄罗斯矿物学家von Perovski首次发现钙钛矿 存在于乌拉尔山的变质岩中。目前, 已知有数百种此类矿物 质, 其家族成员从导体到绝缘体范围极为广泛, 最著名的是 高温氧化铜超导体。制备钙钛矿太阳能电池所用的钙钛矿 71 钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状/赵 雨等 材料通常为CH3NH3PbI3, 属于半导体。如图2所示, 钙钛 矿结构的通式为ABO3。 图1 几类薄膜太阳能电池能量转换效率 1 Fig. 1 Power conversion efficiency of sev

11、eral kinds of thin film solar cells 1 图2 钙钛矿结构示意图 Fig. 2 Schematic of perovskite structure 钙钛矿太阳能电池中A为甲基胺,B为铅,O为碘或氯 或者两者混合。在液体电解质中10m厚多孔TiO2及其附 着的有机染料活性层构成的染料敏化太阳能电池能量转换 效率已超12% 2。Era、Mitzi 及其合作者研究表明钙钛矿结 构的金属有机物的卤化物具有优良的发光二极管特性, 并且 具有与非晶硅相当的迁移率 3-5。 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。液态染料敏化太阳能电池由多孔TiO2及其

12、附 着的增强光吸收的染料、 氧化还原液体电解质和金属对电极 组成。多孔TiO2的主要作用是增大比表面积吸附更多的染 料以吸收更多的入射光。传统的染料要完全吸收入射光, 电 池器件需要至少10m的厚度 6。而固态的染料敏化太阳 能电池本身的一些因素比如较短的载流子扩散长度等使得 器件厚度限制在2m以内 7。作为替代, 无机的量子点比 如PbS等以及超薄半导体吸收层(ETM) 以较薄的厚度实现 高吸收并且增大了近红外吸收 8-12。为了寻找到更好的光 吸收染料,Miyasaka等于2006年和2008年报道了他们用钙 钛矿材料CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3作染料的敏化太 阳能电池,

13、其中以固态聚吡咯炭黑复合材料作空穴传输层得 到的染料敏化太阳能电池在一个大气质量太阳光照下能量 转换效率为0. 4%, 用液态I-/I3 -电解质作空穴传输材料的 电 池 能 量 转 换 效 率 为 2% 13,14;2009 年 该 团 队 用 CH3NH3PbI3敏化, 用液态I -/ I3 -氧化还原对作电解质制作 的钙钛矿太阳能电池能量转换效率达到3. 5% 15。Park 课 题组通过表面处理TiO2和优化钙钛矿制备工艺, 使液态电 解质中CH3NH3PbI3敏化的太阳能电池的能量转换效率达 到6. 5% 16。但是液态电解质的钙钛矿敏化太阳电池存在 一个致命的缺陷, 即液态电解质会

14、溶解或者分解钙钛矿材 料, 以至于电池在几分钟内失效。解决办法之一就是像Mi - yasaka课题组2008年文献报道中的那样采用固态电解质作 空穴传输层。Snaith、Murakami、Miyasaka以及Park课题组 和Gr tzel课题组合作开发制备了2,2 ,7,7 - tetrakis(N,N - p - dimethoxy - phenylamino)- 9,9 - spirobifluorene(Spiro - OMe TAD) , 用它作为空穴传输层, 钙钛矿CH3NH3Pb(IxCl3-x) 和 CH3NH3PbI3敏化的太阳电池在一个大气质量太阳光照下 能量转换效率分别达

15、到了8%和10% 17,18。后来借助掺杂 技术,Spiro - OMeTAD的电导率被提高了 1个数量级, 使得 固态染料敏化太阳能电池的能量转换效率提高到7. 2% 19。 用Spiro - OMeTAD作空穴传输层,CH3NH3PbI3作染色剂的 固态染料敏化太阳能电池在2012年获得突破, 标准测试条 件下能量转换效率达到9. 7% 17。同时该器件显示出极好 的稳定性: 未封装器件存放500 h后光伏性能未明显衰减。 紧 随 其 后,Al2O3取 代 TiO2 作 为 阻 挡 层,钙 钛 矿 CH3NH3PbI2Cl作为染料的钙钛矿太阳能电池取得了超过 10%的能量转换效率 20。固

16、态染料敏化太阳能电池从 1998 年至2011年一直没有取得重大进展, 在2012年间由于使用 钙钛矿结构材料作活性层获得了重大突破与发展。2013年 以钙钛 矿 材 料 作 染 料, 以poly -(triarylamine) (PTAA) 作 HTM( 空穴传输层,Hole transportation materials) 的钙钛矿 太阳能电池取得了12. 3%的能量转换效率。Snaith课题组 用多源气相蒸发沉积法制备的钙钛矿CH3NH3Pb(IxCl3-x) 作染料制作的平面异质结钙钛矿太阳能电池能量转换效率 达到15. 4% 21。 2 钙钛矿太阳能电池的制备及光电机理 钙钛矿太阳

17、能电池的制备工艺大致如下: 覆盖透明导电 FTO(Fluorine - doped tin oxide) 层的玻璃衬底作阳极, 在其上 旋涂一层TiO2, 然后500550 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图3(a) 。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。 钙钛矿太阳能电池本质上是一种固态染料敏

18、化太阳能 电池。它具有类似于非晶硅薄膜太阳能电池的P - I - N结构。 钙钛矿材料作为光吸收层(I本征层) 夹在电子传输层TiO2 (N型) 和HTM(P型) 之间。借助紫外光电子能谱(UPS) 和 紫外-可见光吸收谱测量得知钙钛矿CH3NH3PbI3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TiO2, 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) 。其光伏发 电的能 级 图 及 电 子

19、 空 穴 对 产 生、 输 运 过 程 见 图3(b) 。 81 材料导报A: 综述篇 2015年6月( 上) 第29卷第6期 CH3NH3PbI3钙 钛 矿 的 价 带 顶 与OMeTAD的 价 带 顶, CH3NH3PbI3钙钛矿的导带底与TiO2的导带底非常接近, 有利于空穴和电子的迁移。 图3 钙钛矿太阳能电池结构示意图(a) 和能级图(b) Fig. 3 Structure of perovskite solar cells(a)and the corresponding energy levels(b) 3 钙钛矿太阳能电池的光伏性能 经过仅1年多的技术发展, 钙钛矿太阳能电池就显

20、示出 卓越的光伏特性。 首先, 钙钛矿太阳能电池具有较高的量子效率和短路电 流密度。文献21 中CH3NH3Pb(I,Cl) 3和纯CH3NH3PbI3 钙钛矿太阳能电池的内量子效率在400800 nm波长范围 内峰值都达到了80%。气相沉积法制备的钙钛矿太阳能电 池最高的短路电流密度达到21. 5 mA/cm2 21, 大于已完成产 业化的非晶硅薄膜太阳能电池的最高短路电流密度19. 4 mA/cm 2。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

21、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。Xing等 22和 Stranks等 23 利用 时 间 分 辨 瞬 态 吸 收 谱 和 荧 光 光 谱 法 测 量 得 到 纯 CH3NH3PbI3钙钛矿中的电子和空穴有效扩散长度均大于 100 nm。这对于真空高温沉积的薄膜来说不足为奇, 但是对 于在室温下用溶液旋涂法制备的材料来说却十分难得。例 如, 溶液旋涂法制备的有机光伏材料的扩散长度不过才10 n

22、m左右。对于CH3NH3PbIxCl3-x钙钛矿材料, 其载流子扩 散长度更是超过1000 nm 23。如此大的扩散长度不仅意味 着高的量子效率, 还有助于通过增加钙钛矿活性层的厚度来 提高其对入射光的吸收率。这在有机光伏太阳能电池的设 计中就是一对很难解决的矛盾: 高的厚度有利于光吸收, 但 低的扩散长度使得过厚活性层中相当多的光生激子对在分 离之前就复合损失掉了。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 24等 方式实现。 不仅如此, 钙钛矿太阳能电池还有另外一个优势即它的 开路电压很高。纯CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的开路 电压高达1 V,

23、 而CH3NH3PbIxCl3-x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 25。用其他禁带宽度更高的钙钛矿材料所制备的 钙钛矿太阳能电池获得了高达1. 3 V的开路电压 26。而与 之类似 的 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 开 路 电 压 最 高 仅 为 0. 887 V。 与溶液旋涂法制备相比, 气相沉积法制备的钙钛矿太阳 能电池具有更高的填充因子。后者具有高达15. 4%的效率, 填充因子达到0. 67 21, 而前者最高填充因子为 0. 63。表1 是最高效率的非晶硅薄膜太阳能电池与钙钛矿太阳能电池 光伏性能的比较。如表1

24、所示, 钙钛矿太阳能电池的能量转 换效率、 短路电流密度和开路电压均已超过非晶硅薄膜太阳 能电池, 填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池接近。 表1 非晶硅薄膜太阳能电池 27与钙钛矿 太阳能电池光伏性能 21比较 Table 1 Comparison of photovoltaic parameters between perovskite solar cells 21and a - Si thin films solar cells27 电池类型 短路电流 mA/cm 2 开路电 压/V 填充 因子 能量转换 效率/% 钙钛矿太 阳能电池 21. 51. 0700. 6715. 4 非晶硅太 阳

25、能电池 19. 40. 8870. 7412. 7 最后, 钙钛矿太阳能电池具有稳定的光伏性能。Bursch - ka等的研究表明, 封装好的钙钛矿太阳能电池在45 保存 500 h, 能量转换效率降幅小于原来的20% 28。Park 预测, 钙钛矿太阳能电池的转换效率很有可能提高到20% 24。比 如Snath课题组用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。钙钛矿电池目前的 填充因子最高达到0. 7 29, 通过增大并联电阻和减小串联电 阻, 填充因子将来可以增大到0. 75。提高空间最

26、大的还是短 路电流密度, 通过陷光设计可以把钙钛矿电池的反射率由现 在的20%减小到15%, 对应的短路电流密度可以达到24 mA/cm 2。所以基于 CH3NH3PbIxCl3-x的钙钛矿太阳能电池 转换效率达到20%是很有可能的。 4 钙钛矿太阳能电池材料对其光伏性能的影响 如前所述, 钙钛矿太阳能电池由以下几部分组成:FTO、 阻挡层、 多孔氧化物颗粒层、 多孔氧化物颗粒上吸附的钙钛 矿吸光层、 与多孔氧化物层/ 钙钛矿互相浸润的空穴传输层、 金属阴极。以上各层的制备、 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。 91 钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状/赵 雨等 (1)

27、 阻挡层 在液体电解质染料敏化太阳电池中, 阻挡层并不重要。 但是对所有类型的固态染料敏化太阳能电池而言, 阻挡层就 显得非常重要。研究表明, 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 法优化阻挡层的形貌和厚度以提高钙钛矿太阳能电池的效 率。应该避免过厚的阻挡层, 否则会增加钙钛矿太阳能电池 的串联电阻, 降低其填充因子。溶液法制备的TiO2阻挡层 的最优化厚度应该为50100 nm 20。 (2) 多孔氧化物层 该层的主要作用是吸收和传输染料钙钛矿的光生电子, 所以制

28、备该层材料的导带底位置应该在钙钛矿材料导带底 的下方。在研究最多的TiO2、SnO2和ZnO当中, 用TiO2作 多孔氧化层展现出最佳的光伏性能。TiO2的孔径和孔隙率 直接影响HTM对TiO2孔的填充度(PFF) 。HTM(Spiro - OMeTAD) 对TiO2的填充度显著影响钙钛矿电池的能量转 换效率。研究表明, 以晶粒尺寸为20 nm的TiO2作多孔氧 化层,Spiro - OMeTAD对其的填充度由 26%提高到65%, 空 穴注入效率由58%提高到95%, 钙钛矿太阳能电池的能量 转换效率提高了3倍 30。Al 2O3 也可以用作多孔氧化层。 文献20 中制备的FTO/TiO2阻

29、挡层/多孔 Al2O3/ 钙钛矿 CH3NH3PbI2Cl/Spiro - OMeTAD电池结构, 平均能量转换效 率为5%6%, 最高能量转换效率达到10. 9%。该研究表 明, 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。 (3) 钙钛矿染料敏化层 甲胺铅碘CH3NH3PbI3钙钛矿的禁带宽度为1. 5 eV, 接 近最佳的材料禁带宽度值 31。在纯 CH3NH3PbI3中掺入少 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, 但内在机制并不清楚 23。气相蒸发沉积法制备的 CH3NH3PbI3-xClx具有最高的

30、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压, 达1. 3 V 26。 (4) 空穴传输层 虽然当前钙钛矿太阳能电池的能量转换效率得到了快 速的 发 展,但 由 于 其 空 穴 传 输 层 材 料 主 要 是 以Spiro - OMeTAD为主, 它的迁移率比较低而且十分昂贵, 这使得学 者们开始尝试寻求其他材料作为其替代品。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。 在无机材料作空穴传输层方面, 一些学者认为, 当前的 有机空穴传输层材料昂贵的主要原因在于作空穴传输层的p 型有

31、机材料通常都要求复杂的合成步骤或对其纯度的要求 非常高。因此要想降低空穴传输层的合成成本, 就应该尝试 沉积过程相对简单的无机材料。目前,Christians等尝试了 用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 32。除此之外, Gratzel等也尝试了p型硫氰酸 亚铜CuSCN作空穴传输层材料, 这种材料在可见光与近红 外光谱下有着良好的透过率, 具有很高的空穴迁移率0. 01 0. 1 cm 2V-1s-1( Spiro - OMeTAD

32、只有4 10 -5 cm 2 V -1s-1) , 以及良好的化学稳定性。另外, 它可以用溶液法 制备, 这就使得它也可以用在柔性衬底上。用其作空穴传输 层的太阳能电池器件获得了12. 4%的转换效率 33。 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 34。 研究表明, 在Spiro - OMeTAD中掺入单臂碳纳米管可以显著 提高对电荷的收集能力以及电池的稳定性。虽然在该研究 中, 碳纳米管并没有完全替代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, 但是碳纳米管或 其他石墨材料

33、由于其表现出的优良性质以及石墨烯材料在 近几年来的飞速发展, 使得它们很有可能会在将来成为Spi - ro - OMeTAD的替代者。 5 钙钛矿太阳能电池的缺点 钙钛矿太阳能电池也存在一些缺点, 其进入市场应用还 有很长的路要走。首先, 目前实验室里制造的大部分电池是 微小的, 仅几毫米大 21。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。其次, 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。目前最好的钙钛矿中的铅可能会滤出, 对屋 顶和土壤造成一定的污染。 除此之外, 目前

34、钙钛矿太阳能电池还面临制造技术的瓶 颈和器件测试方面的问题: 空穴传输层价格昂贵和能量转换 效率测试时的回滞现象。 (1) 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。Christian等发现用碘化铜制成的无机空穴 导电材料可以替代Spiro - OMeTAD 32。碘化铜导体的导电 率比后者高2个数量级, 这使其能达到更高的填充因子, 也 决定了用其制成的太阳能电池具有更大的功率。但目前的 研究结果表明, 基于碘化铜的钙钛矿太阳能电池在能量转换 转化效率上暂时不及原有技术。这一点未来有望通过降低 其较高的重

35、组率来弥补。 (2) 虽然近年来钙钛矿太阳能电池的效率有着快速的提 高, 但目前越来越多的研究人员注意到, 在对这一类太阳能 电池进行伏安曲线测试时, 其图线会出现明显的回滞现象。 这可能导致了研究人员对之前所有钙钛矿太阳能电池转换 效率的高估或低估。Unger等发现, 电流-电压测试设备的扫 描方向、 延迟时间以及光照和偏压等测试条件都会显著影响 太阳能电池器件的I - V曲线和能量转换效率 35。他们的研 究还表明, 极快速和极慢速的扫描都会使回滞现象消失, 而 慢速扫描才是一个有效的能量转换效率测试的准稳态条件。 Wei等的工作表明,I - V曲线的回滞现象与测试设备的扫描 范围和速率有

36、很大的关系, 他们认为这可以从铁电二极管模 02 材料导报A: 综述篇 2015年6月( 上) 第29卷第6期 型的角度来解释。基于这个铁电性模型, 他们提出了一种测 试器件真实转换效率的有效方法 长时间的分段测试 36。 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 37。虽然目前很多学者都 观察到了器件I - V测试中的回滞现象, 但引发这一现象的原 因目前尚在研究中, 有待进一步探索。 6 结语 钙钛矿太阳能电池和已经实现产业化的非晶硅薄膜太 阳能电池相比, 短路电流密度、 开路电压和能量转换效率均 已超出后者。最重要的是溶液沉积法制备

37、钙钛矿吸收层不 需要在高耗能的高温高真空环境中进行。钙钛矿太阳能电 池从理论最高效率到实际制备工艺有明显的优点而没有致 命的缺点, 将获得科研界重视并有望实现产业化而成为下一 代薄膜太阳能电池。目前, 钙钛矿太阳能电池实现大规模市 场应用的主要瓶颈是空穴传输层材料造价过于昂贵。开发 研究包括石墨烯等载流子迁移率高且制备工艺相对简单、 造 价较低的无机空穴传输层是当前和今后的主要工作之一。 参考文献 1 Hodes G.Perovskite - based solar cellsJ. Science,2013, 342:317 2 Yella A,Lee H W,Tsao H N,et al.P

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