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發(fā)布時間：2024-01-23 來源：元祿光電
鈣鈦礦（鈦酸鈣，CaTiO3）是地球上較為豐富的礦物之一，它是德國地質學家在170多年前發(fā)現(xiàn)的，直到較為近它才被廣泛用作電介質（中文譯者說明：早期的鈣鈦礦（CaTiO3）與當下光伏應用的鈣鈦礦（例如 MaPbI3）只是有共同的晶體結構，構成元素完全不同，物理化學性質完全不同）。當太陽能電池誕生時，鈣鈦礦電池（這里應該是指MAPbI3）沒有被考慮用于它們的制造。原因是無法在發(fā)電過程中實現(xiàn)其長期穩(wěn)定性，即使在今天，這也是一項艱巨的工程任務。
鈣鈦礦的電性能
隨著薄膜技術的出現(xiàn)，人們對鈣鈦礦作為光伏半導體的興趣僅在21世紀才出現(xiàn)。較早的實驗證實，鈣鈦礦太陽能電池（MAPbI3, FAPbI3等）的電荷轉移并不比硅制成的“經典”差。但在這種情況下，在一定厚度上實現(xiàn)了相同數(shù)量輻射的比吸收：
硅片 – 180 微米;
鈣鈦礦薄膜 – 1 微米。
原因被證明是不顯眼的礦物吸收光譜的大有效寬度的大約相同倍。此外，鈣鈦礦的商業(yè)規(guī)模生產更便宜，更容易生產。
為什么鈣鈦礦太陽能電池板今天還沒有將硅趕出市場？原因在于這種材料的一些物理和技術特征。
鈣鈦礦的缺點和尋找消除鈣鈦礦缺點的方法
在晶格中，它們以特殊的方式排列，這決定了材料在各種電化學反應過程中行為的物理化學性質。
從這種非常有前途的半導體獲得能量的主要問題是其結構在高溫影響下迅速失去穩(wěn)定性。
這個缺點只能通過一種方式消除 - 重新排列物質層內的分子排列。這個過程仍在繼續(xù)，結構的每一次新修改都變得越來越穩(wěn)定，太陽能鈣鈦礦元件——更高效。
光伏電池改進的近似動力學如下：
在尋找解決方案的過程中，工程師找到了另一種折衷解決方案，以利用鈣鈦礦的獨特性能。這就是疊層電池的誕生方式，其中一層鈣鈦礦與一層電活性硅并行工作。
在 2021 年，此類電池的原型電池顯示出 26.3% 的效率，產業(yè)化電池的效率為 23-25%。
同時，根據(jù)計算，在不損失操作特性的情況下，結構完整性應保持3至5年。由于生產價格低了幾倍，這已經使鈣鈦礦太陽能電池板成為現(xiàn)有產品非常有力的競爭對手。
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