关于当代的稳定性和效率都更高的钙钛矿太阳能组件解析

随着社会的进步，科技的发展，人们对能源的需求越来越大，而现有的能源有限，需要人们不断发展新能源，而太阳能就是一个不错的选择，人们开始大力发展太阳能发电。

钙钛矿可以作为一种光伏电池材料最初是在实验室测试时发现的。2000年代中期，当时虽然将它用作太阳能电池的研究并不成功，但钙钛矿化合物相当强的光反应能力就此挖掘。近10年来，采用大约30cmx 30cm的面积，学术界、国家实验室和光伏企业在实验室环境中的钙钛矿效率从2%提高到29%，。对比回顾其他太阳能电池技术发展史，不得不说这是一个惊人的进步，要知道，其他电池技术普遍花费了40多年时间才达到实验室规模的效率。

钙钛矿太阳能光伏电池是使用与钙钛矿晶体结构相似的半导体材料作为吸光材料的第三代薄膜太阳能光伏电池，具有光电转换效率高、可柔性制备、低成本等突出优势，具有广阔的应用前景，有望引发相关领域的能源革命。钙钛矿是下一代太阳能技术最有前途的材料之一，其效率在数十年间从3.8%一路飙涨至现在的25.5%。钙钛矿太阳能电池生产成本低廉，而且具有柔性的潜力，增加了它们的多功能性。

第一代太阳能光伏电池主要是单晶硅和多晶硅太阳能电池。经过半个多世纪的不断发展，晶体硅太阳能电池的制备工艺已经非常成熟。单晶硅和多晶硅太阳能电池的实验室转换效率分别达到25.6%和20.8%，接近理论极限水平。凭借更成熟的技术和更高的光电转换效率，晶体硅太阳能电池占据了光伏市场绝对市场份额的89%。但是，由于硅基太阳能电池的高效率依赖于高纯度硅材料，因此它们的制造成本相对较高。

光引起的组件退化和环境稳定性是反对声音不断引用的方面。在早期，钙钛矿电池的稳定性是一个大问题。但是，就像组件效率得到了快速提高一样，稳定性也得到了迅速提高。

第二代太阳能光伏电池主要是非晶硅薄膜太阳能电池和晶体硅薄膜太阳能电池。其中，非晶硅砷化镓太阳能电池目前的效率可以达到约30%，但价格昂贵，总体性价比不高。因此，它们主要用于对高性能有要求的航天器领域。晶体硅薄膜太阳能电池是通过化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积制备的，但是基于硅的太阳能电池需要使用高纯度的硅材料，这使得光伏成本相对较高。非晶硅薄膜太阳能电池需要使用稀土元素，并且在制备过程中严重的环境污染使其难以进一步推广。

具体地，在功能性太阳能装置中，钙钛矿层位于中心，夹在两个传输层和两个电极之间。活性钙钛矿层吸收阳光时，会产生电荷载流子，然后电荷流过传输层到达电极并产生电流。然而，钙钛矿层中的针孔和单个钙钛矿颗粒之间的边界处的缺陷会干扰载流子从钙钛矿层到输送层的流动，从而降低了效率。在这些缺陷处，湿气和氧气也将开始使钙钛矿层降解，从而缩短器件的寿命。

第三代太阳能光伏电池主要是钙钛矿太阳能电池，量子点太阳能电池，有机光伏电池和其他新概念光伏电池。其中，基于染料敏化太阳能电池开发的钙钛矿太阳能电池由于其较高的光电转换效率，较低的制造成本和灵活的结构，已成为最有前途的第三代太阳能电池。

目前，大多数太阳能电池仅具有钙钛矿膜，其厚度为500纳米。尽管从理论上讲，薄膜越薄，薄膜的效率越高，因为载流子到达上层和下层传输层的距离更短。但是，当制造更大的模块时，研究人员发现该膜通常会产生更多的缺陷和针孔。因此，研究人员添加了氯化铵以增加碘化铅的溶解度(碘化铅是用于形成钙钛矿结构的前体材料之一)。这也使碘化铅更均匀地溶解在有机溶剂中，从而形成具有更大颗粒和更少缺陷的更均匀的钙钛矿膜。随后，从钙钛矿溶液中除去氨，从而降低了钙钛矿膜中的杂质含量。

目前太阳能还未能更好被人类利用，需要科研人员不断努力，研究出更高效地产品，这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。