的钙钛矿太阳能电池原型器件，并显著提升了其运行稳定性，为钙钛矿太阳能电池的产业化发展奠定了关键基础。

　　钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏技术，其光电效率在过去十多年里从最初的3.8%迅速提升至26%以上，商业化落地或指日可待！#钙钛矿电池获重要进展，哪些股受益？##钙钛矿电池产业化进程提速##钙钛矿电池概念股走高#

　　钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。从光伏电池发展历程来看，第一代是以硅材料为基本材料的太阳能电池，是过去及目前最成熟的主流商业电池；第二代是薄膜电池，制备过程复杂，难度较高，所需金属材料均为稀有金属，储量较少，商业价值较低，因此发展速度较慢；第三代主要指具有高转换效率的一些新概念电池, 如染料敏化电池、量子点电池以及有机太阳能电池等。

　　钙钛矿太阳能电池与传统光伏电池拥有类似的层级结构，主要由五层组成，包括透明导电基底、电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）、金属电极。

　　1）透明导电基底：一般采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）或者氟掺杂的氧化锡导电玻璃（FTO）制成，本质是高可见光透过率、低电阻率的透明电极。作为其他材料的载体，光线由此射入，将收集到的光电子传送至外电路。

　　2）电子传输层（ETL）：由致密TiO2 和介孔TiO2两层材料组成，形成良好的电子传输通道。

　　3）钙钛矿吸光层：通常采用有机铅卤化物或者全无机铅卤化物等材料，能吸收太阳光，产生光电子，实现光电转换。

　　4）空穴传输层（HTL）：常用材料包括Spiro-OMeTAD 等，用于提取与传输光生空穴。

　　5）金属电极：通过在空穴传输层外面蒸镀一层金、银或铝制成，作用是提高电极的导电性能，用于传输电荷并连接外电路。

　　单结钙钛矿电池根据电子传输层的形貌结构，可分为介孔结构和平面结构两种类型，其中平面结构又分为正反式两种。

　　1）介孔结构：最早诞生的钙钛矿电池结构，其主要特点在于采用二氧化钛作为介孔骨架，实现电子的转移运输，具有成膜均匀光滑、光电转换效果好等优点。介孔能够扩大TCO 与钙钛矿的接触面积，有利于电荷提取，提高转换效率，但制造介孔需要450℃以上的高温，且会由于紫外光引起的表面吸附氧的解吸附而导致电池不稳定，因此使用较少。

　　2）正式平面结构（n-i-p）：与介孔结构较为类似，但不存在介孔电子传输层，制备工艺更为简单。但正式结构的空穴传输层在核心的钙钛矿层上面，所以在选材的温度耐受性和性能平衡上，尚存在较多难点，且迟滞效应比反式结构明显，当前多存在于实验室研究领域。

　　3）反式平面结构（p-i-n）：比正式结构的工艺更简便价廉、低温成膜、更适合与传统光伏电池结合叠层器件等，且更有利于抑制迟滞效应。但其效率低于正式结构2%左右，以及电子传输层用材偏贵和热稳定性差。

　　广义的钙钛矿指具有ABX3型的化学组成的化合物，A位通常是有机或无机阳离子，B位是金属阳离子，X位则是卤族阴离子，共同构成有机无机杂化钙钛矿。

　　ABX3钙钛矿结构中，其中B与X形成正八面体对称结构,位于八面体的中心，A分布在八面体组成的中心形成立方体，晶体结构稳定。且由于金属卤化物钙钛矿所需的碳、氮、氢、铅、碘是自然界常见元素，均非稀有金属等高价材料，所以钙钛矿电池原材料相对廉价易得。

　　由于ABX3是一种人工设计的材料，因此钙钛矿电池可以通过改变替换ABX3结构中的部分离子配方，从而调控钙钛矿材料的带隙，使其更接近单结太阳能电池的理想值（33%）。

　　带隙调节直接影响钙钛矿太阳能电池的性能，如光电转换效率、开路电压、填充因子等。通常情况下，带隙较小的钙钛矿太阳能电池（如CH3NH3PbI3）具有较高的光电转换效率，但开路电压较低；带隙较大的太阳能电池（如CsPbBr3）则具有较高的开路电压，但光电转换效率较低。同时，带隙可调也使得钙钛矿电池适合作为叠层电池的顶层，与底层电池吸收不同波段的光谱。

　　最常用的纯碘钙钛矿材料（MABPI3），带隙约为1.55eV，对应的吸收带边为800nm，可吸收整个可见光谱内的光子，且吸收系数高。而传统硅晶电池，由于硅的带隙为1.12eV蓝狮手机app怎么安装，因此单晶硅电池理论效率上限为29.4%，远低于钙钛矿电池理论值。

　　经户外实证测试，在200W/m、400W/m、600W/m的太阳辐射度下，钙钛矿组件的发电量要显著高于晶体硅组件。随着辐照度的降低，钙钛矿组件的相对效率逐渐升高，当光照强度达到600W/㎡—800W/㎡的时候，钙钛矿组件的相对效率达到最高，为标准光照下的111%。

　　晶硅组件辐照度在700-1000W/㎡区间内，组件效率与标准光强下的效率相当，当辐照度低于100W/㎡时，其组件效率仅为标准条件下的96%左右，而钙钛矿组件即使在辐照度低于100W/㎡时，组件效率仍然为标准条件下的104%。

　　从实证数据来看，钙钛矿组件阵列每天早晨比同地区晶硅组件阵列平均早启动约25分钟，晚上晚关断约20分钟，每天工作时长多出45分钟左右，直观展示了钙钛矿组件优秀的弱光发电性能带来的实际增益。相较于冬季同等条件下的晶硅组件，弱光发电增益能力可为钙钛矿组件带来约9.3%的额外发电。

　　钙钛矿相较传统晶硅电池拥有成本和理论效率的优势，但在稳定性方面有欠缺。晶硅电池稳定性极佳，拥有25年以上寿命，大多能使用30年，而钙钛矿电池由于技术尚未成熟，目前光照工作稳定性达到10000小时的报道十分稀少，基于光热敏感材料的很多新型光伏技术都要求将持续光照老化实验做到10000小时，才有可能保证足够的户外使用寿命，所以钙钛矿稳定性是目前商业化最大难点。

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