钙钛矿太阳能电池的种类

钙钛矿太阳能电池根据结构和材料的不同，可以分为以下几种类型：

1. 单结钙钛矿电池

单结钙钛矿电池是最基本的类型，其结构类似于“三明治”，由透明导电电极、电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）和金属电极组成。根据电子传输层的形貌结构，单结钙钛矿电池又可分为：

• 介孔结构：采用二氧化钛等材料作为介孔骨架，扩大了透明导电电极（TCO）与钙钛矿的接触面积，有利于电荷提取，但制造过程需要高温，且稳定性较差。

• 平面结构：包括正式结构（n-i-p）和反式结构（p-i-n）。正式结构的空穴传输层在钙钛矿层上方，存在迟滞效应；反式结构则具有低温成膜、工艺简便、适合叠层等优点。

2. 叠层钙钛矿电池

叠层钙钛矿电池通过堆叠不同带隙的钙钛矿层或与其他类型电池（如晶硅电池）结合，能够吸收更宽的太阳光谱，从而提高能量转换效率。常见的叠层结构包括：

• 钙钛矿/晶硅叠层电池：利用宽带隙钙钛矿材料吸收高能量光子，底部的晶硅电池吸收剩余光子，减少热损失。

• 全钙钛矿叠层电池：由不同带隙的钙钛矿层堆叠而成，可进一步优化光谱吸收。

• 钙钛矿/薄膜电池叠层：如钙钛矿与铜铟镓硒（CIGS）等薄膜电池结合。

3. 特殊结构钙钛矿电池

• 无ETL或HTL的钙钛矿电池：通过优化材料和工艺，省略电子传输层或空穴传输层，简化结构。

• 体异质结和梯度异质结钙钛矿电池：这些新型结构正处于研发中，旨在进一步提高电池性能。

4. 非铅钙钛矿电池

由于传统含铅钙钛矿电池存在环境和健康风险，研究人员正在开发无铅钙钛矿电池，如锡基、铋基钙钛矿电池。这些材料具有较低的毒性，但目前仍面临稳定性和效率方面的挑战。

不同类型的钙钛矿太阳能电池各有优缺点，未来的发展方向将集中在提高效率、稳定性和降低制造成本上。