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編者按：東海大學(xué)將注意力集中在電子傳輸層上，該組件的首選材料通常是氧化鈦，其電子結(jié)構(gòu)這使得從鈣鈦礦層收集電子變得容易。在研究平面鈣鈦礦太陽能電池上，提高了器件的效率和穩(wěn)定性。

東海大學(xué)的研究人員在Nano Letters上報(bào)道了一項(xiàng)關(guān)于在平面鈣鈦礦太陽能電池中使用不同形式的氧化鈦對(duì)器件性能的影響的系統(tǒng)研究。
鈣鈦礦太陽能電池具有23%的當(dāng)前最大功率轉(zhuǎn)換效率，通過易于制造且成本低廉的器件生產(chǎn)光伏能量具有很大前景。平面細(xì)胞由光捕獲材料制成的層組成，其結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦，并且通常是混合的有機(jī) - 無機(jī)材料。在該層中，吸收的光產(chǎn)生電荷載流子，電子和空穴，然后分別在電子傳輸層和空穴傳輸材料中收集，其夾著鈣鈦礦層。這兩層又被電極覆蓋，其中一個(gè)電極是透明的，以使光進(jìn)入裝置。提高績效 這些元件中的每一個(gè)對(duì)于最大化太陽能電池的效率是重要的。

東海大學(xué)的Shahiduzzaman，Masao Isomura，Koji Tomita和同事將注意力集中在電子傳輸層上。該組件的首選材料通常是氧化鈦，其電子結(jié)構(gòu)這使得從鈣鈦礦層收集電子變得容易。氧化鈦具有幾種晶體多晶型物，包括銳鈦礦，板鈦礦和金紅石。它們具有不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并且它們獨(dú)特的形態(tài)影響鈣鈦礦層的質(zhì)量，因此多晶型的選擇影響太陽能電池的整體性能，并且理解這種影響對(duì)于優(yōu)化器件的效率是重要的。在這項(xiàng)工作中，作者專注于銳鈦礦和板鈦礦形式的氧化鈦。銳鈦礦廉價(jià)，透明且易于集成在太陽能電池中，因此是電子傳輸層的常見選擇，但是板鈦礦具有有希望的電子特性，可以提高太陽能電池的效率，并且尚未被廣泛研究。

作者使用低溫和環(huán)保技術(shù)制備高導(dǎo)電性和單晶板鈦礦納米粒子，用于生產(chǎn)異相銳鈦礦 - 板鈦礦和板鈦礦 - 銳鈦礦電子傳輸層，以及基于單相銳鈦礦和板鈦礦的層。為了比較各種電子傳輸層的性能，研究人員測(cè)量了它們的形態(tài)，光學(xué)和結(jié)構(gòu)特征，評(píng)估了層與鈣鈦礦之間的界面，最后測(cè)量了所得太陽能電池的性能。

他們發(fā)現(xiàn)單相板鈦礦的使用導(dǎo)致14.92%的功率效率，這是迄今為止報(bào)道的這種電子傳輸層的最高性能。對(duì)于銳鈦礦 - 板鈦礦相，異相層的性能高達(dá)16.82%。正如作者所評(píng)論的那樣，“目前的工作提出了一種有效的策略，通過這種策略，開發(fā)多相連接電子傳輸層和操縱界面能帶，進(jìn)一步改善平面鈣鈦礦太陽能電池的性能，并使清潔和環(huán)保的制造低 - 大規(guī)模生產(chǎn)。“

平面鈣鈦礦太陽能電池

在太陽能電池的一側(cè)有第一電極，透明導(dǎo)電氧化物，通常是氟摻雜的氧化錫(FTO)或氧化銦錫(ITO)，接著是電子傳輸層。在頂部有由鈣鈦礦材料制成的光吸收層- 一種具有ABX3化學(xué)式的材料，其中A和B表示兩個(gè)帶正電的離子，X表示帶負(fù)電荷的離子 - 然后是空穴傳輸材料，最后是第二電極，通常由金，銀或碳制成。電子傳輸層并不總是存在，但它有利于電子向電極的傳輸，因此通常提高了器件的效率和穩(wěn)定性。

功率轉(zhuǎn)換效率及其測(cè)量方式

功率轉(zhuǎn)換效率是太陽轉(zhuǎn)換為電能的入射功率的一部分。必須小心控制測(cè)量效率的條件，因?yàn)樾什粌H取決于太陽能電池的性質(zhì)，還取決于入射太陽光的光譜和強(qiáng)度以及溫度。在實(shí)驗(yàn)室中，太陽能電池在25°C下進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)考慮到太陽光在到達(dá)地球表面之前被大氣衰減的事實(shí)(技術(shù)上說，使用的空氣質(zhì)量系數(shù)為1.5，AM1.5，使用)。

原標(biāo)題：如何使用不同形式的氧化鈦影響鈣鈦礦太陽能電池的性能