有機(jī)無機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦材料通常是指具有ABX3結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦材料（如圖1（a）所示），其中A代表有機(jī)陽離子或陽離子基團(tuán)例如CH3NH3+，NH=CHNH3+等，B代表無機(jī)陽離子，例如Pb2+或Sn2+等；X代表鹵素原子，例如I，Cl，Br等。相比傳統(tǒng)的純有機(jī)半導(dǎo)體材料以及無機(jī)半導(dǎo)體材料，有機(jī)無機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦材料具有自己獨(dú)特的性質(zhì)：**，較大的玻爾半徑，較高介電常數(shù)以及較低的激子結(jié)合能，這保證了光生激子的分離效率；其次，鈣鈦礦材料的載流子擴(kuò)散距離以及擴(kuò)散速度較大；最后，大部分鈣鈦礦材料具有1.5 eV的禁帶寬度，其對(duì)可見光波段的吸收是非常有利的。圖1（b）所示），充分展現(xiàn)了其在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

圖1. (a) 鈣鈦礦材料的**結(jié)構(gòu)；(b)-(f) 鈣鈦礦太陽能電池的常見結(jié)構(gòu)以及發(fā)展歷史。

鈣鈦礦太陽能電池通常可以分為平面結(jié)構(gòu)和介孔結(jié)構(gòu)兩大類，每一類有分別包含N-I-P結(jié)構(gòu)和P-I-N結(jié)構(gòu)兩種（如圖1（c）-（f）所示）。雖然結(jié)構(gòu)多種多樣，但是鈣鈦礦太陽能電池通常都由電子傳輸材料，鈣鈦礦吸收層，空穴傳輸材料以及電極組成。

電子傳輸材料在電池中的主要作用是阻擋空穴傳輸以及平衡電子空穴傳輸距離，因此其對(duì)電池的性能有重要的影響。與目前最常用的氧化鈦電子傳輸材料相比，氧化鋅具有與氧化鈦類似的能級(jí)位置，更高的電子傳輸速率（圖2（a-c））以及多種多樣的制備手段（圖2（d-f）），這為基于氧化鋅的鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

圖2 (a)-(c) 氧化鋅材料的基本物理性質(zhì)；(d)-(f) 常用的氧化鋅材料制備方法。

由于鈣鈦礦材料本身較長的載流子擴(kuò)散距離以及雙極傳輸特性，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單平面結(jié)構(gòu)器件成為可能。Tseng等人使用磁控濺射方法制備了致密氧化鋅薄膜，在此基礎(chǔ)上獲得了轉(zhuǎn)化效率為15.9%的平面鈣鈦礦太陽能電池。他們發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控濺射制備氧化鋅薄膜過程中使用的氧氣/氬氣比例可以**地提升電池的載流子抽取效率，進(jìn)而提升電池性能。除此之外，薄膜厚度對(duì)電池性能也有**影響。

圖3 不同氧氬比以及薄膜厚度對(duì)基于氧化鋅致密薄膜的電池性能影響

除致密氧化鋅薄膜外，氧化鋅納米顆粒薄膜在鈣鈦礦太陽能電池中也有廣泛應(yīng)用。Liu等人首次將氧化鋅納米顆粒薄膜作為鈣鈦礦電子傳輸層使用，并獲得了15.7%的效率。當(dāng)納米顆粒薄膜作為電子傳輸層時(shí)，氧化鋅納米顆粒薄膜的厚度以及氧化鋅納米顆粒的尺寸對(duì)太陽能電池的性能有著**地影響。

圖4 氧化鋅納米顆粒的尺寸對(duì)電池性能影響

氧化鋅納米柱是另一種在廣泛使用的電子傳輸層，由Bi等人在2013年首次引入鈣鈦礦太陽能電池中，并獲得了5%的轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)氧化鋅納米柱長度對(duì)電池的性能有明顯的影響。但是使用氧化鋅納米柱薄膜的主要問題在于氧化鋅納米柱具有較大的長徑比，難以保證鈣鈦礦薄膜在納米柱表面的覆蓋率，為了解決該問題，人們開發(fā)了一系列的方法。

圖5 氧化鋅納米柱尺寸對(duì)電池性能影響

圖6 溶劑工程提升氧化鋅納米柱表面鈣鈦礦薄膜結(jié)晶以及覆蓋率

基于氧化鋅的鈣鈦礦太陽能電池在效率以及穩(wěn)定性等方面仍舊落后于基于氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池，這主要是由于氧化鋅材料的嚴(yán)重表面復(fù)合以及氧化鋅與鈣鈦礦材料之間的反應(yīng)引起的。因此，表面修飾，摻雜等多種手段被用于提升基于氧化鋅的鈣鈦礦太陽能電池的性能以及穩(wěn)定性。

圖7 氧化鋅表面修飾以及摻雜對(duì)鈣鈦礦太陽能電池性能以及穩(wěn)定性的提升

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