鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結構

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由上到下分別為玻璃、FTO、電子傳輸層（ETM）、鈣鈦礦光敏層、空穴傳輸層（HTM）和金屬電極。

其中，電子傳輸層一般為致密的TiO2納米顆粒，以阻止鈣鈦礦層的載流子與FTO中的載流子復合。通過(guò)調控TiO2的形貌、元素摻雜或使用其它的n型半導體材料如ZnO等手段來(lái)改善該層的導電能力，以提高電池的性能。目前報道的最高效率（～19.3%）的電池使用的即是釔摻雜的TiO2。

鈣鈦礦光敏層，多數情況下就是一層有機金屬鹵化物半導體薄膜。也有人使用的是有機金屬鹵化物填充的介孔結構（TiO2、ZrO2和Al2O3骨架），或者兩者都存在，但沒(méi)有證據表明這種結構有助于電池性能的提高。

空穴傳輸層，在染料敏化太陽(yáng)能電池中，該層多為液態(tài)I3-/I-電解質(zhì)。由于CH3NH3PbI3在液態(tài)電解質(zhì)中不穩定，使得電池穩定性差，這也是早期的鈣鈦礦電池的主要問(wèn)題。后來(lái)，Gr?tzel 等采用了如spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS等固態(tài)空穴傳輸材料，電池效率得到了極大提高，并具有良好的穩定性。

特別地，鈣鈦礦還可以同時(shí)作為吸光和電子傳輸材料或者同時(shí)作為吸光和空穴傳輸材料。這樣，就可以制造不含HTM或ETM的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

鈣鈦礦電池的優(yōu)勢：

太陽(yáng)能儲能電池的轉換效率發(fā)展速度快，6年時(shí)間從3.8%升到20.3%，而2013年十一月美國科學(xué)家在最新研究中發(fā)現，新式鈣鈦太陽(yáng)能電池的轉化效率或可高達50%，為目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能電池轉化效率的2倍，這說(shuō)明了它還有很大的發(fā)展潛力;電池制作工藝簡(jiǎn)單實(shí)驗室中常采用液相沉積、氣相沉積工藝、液相/氣相混合沉積工藝;

電池發(fā)電成本低甚至有可能會(huì )比火力發(fā)電還低;

建筑一體化潛力鈣鈦礦型電池屬于薄膜電池，目前重要就是沉積在玻璃上，還可以通過(guò)控制各層材料的厚度和材質(zhì)來(lái)實(shí)現不同程度的透明度，當然效率也會(huì )降低，不過(guò)這類(lèi)應用是值得嘗試的。例如牛津大學(xué)的實(shí)驗室已經(jīng)可以做出半透光（灰褐色）的電池。假如將采光與發(fā)電融為一體的太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)順利，有望成為高樓大廈幕墻裝飾、車(chē)輛有色玻璃貼膜等的替代品。

鈣鈦礦電池的劣勢：

材料有毒鈣鈦礦電池材料含有鉛，不過(guò)鉛跟其他類(lèi)型電池含有的砷、鎵、碲、鎘相比，簡(jiǎn)直就是小巫見(jiàn)大巫。而美國西北大學(xué)也已研發(fā)出一種用錫代替鉛的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，不過(guò)這種電池的轉換效率還只有6%，而且材料非常不穩定，目前處于研發(fā)初級階段;

材料不穩定鈣鈦礦中的鉛容易氧化使碘揮發(fā)，且當晶體遇濕時(shí)則易分解。假如我們使用鈣鈦礦電池發(fā)電，它很有可能分解滲出流到屋頂或土壤中;

電池壽命不長(cháng)目前，壽命最長(cháng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可達到1000小時(shí)，由華中科技大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院合作研發(fā)。而傳統晶硅電池壽命一般可達到25年，比鈣鈦礦電池長(cháng)得多。