想要了解钙钛矿太阳能电池具有高效性能的秘密所在，我们就不得不说说它的光吸收与能量转化的微观机理了。这一奇妙的过程大致如下，太阳的光子入射到电池吸收层后随即被吸收，光子的能量将原来束缚在原子核周围的电子激发，使其形成自由电子（e-）。由于物质整体上须保持电中性，电子被激发后就会同时产生一个额外的带正电的对应物，物理学上将其叫做空穴（h+）。


　　这样的一对电子--空穴对就是科技文献中常说的激子。因为电子与空穴一个带负电荷另一个带正电荷，它们之间就会有静电相互吸引作用。在有的材料中，如有机物太阳电池，激子的束缚能很大，约为400毫电子伏，这就需要很强的内建电场来分离激子形成独立的电子与空穴。而钙钛矿电池激子束缚能只有50~70毫电子伏，这意味着在室温下电子-空穴对在材料内部便能比较容易地实现分离。


　　激子被分离成电子与空穴后分别向阴极和阳极运输。带负电的自由电子在二氧化钛（TiO2）层中传输并到达透明电极，然后经外电路到达金属电极，参考图2。带正电的空穴扩散到空穴传输层，并最终到达金属电极。在此处空穴与电子复合，电流形成一个回路，完成电能的运输。钙钛矿太阳能电池把光吸收过程与电流运输过程分离，一种介质只运输一种电荷，避免了硅基、薄膜太阳能电池中光生载流子复合率高、载流子寿命短的缺点，所以钙钛矿太阳能电池具有高效的光电转换效率。


　　杂化钙钛矿作为直接带隙材料，不仅光吸收层大大减小，而且光吸收的能力强。具体就光伏器件所需的吸收层厚度而言，第一代太阳能电池和第二代太阳能电池分别需要大概300微米和2微米的厚度,而以钙钛矿为代表的光吸收层以不到 0.4微米（大约是A4纸厚度的220分之一）的膜层，就能获得超过 20%的光电转换效率。而且它的吸光系数很大，吸光能力比传统染料高一个数量级，对紫外到近红外几乎所有的光子具有良好的吸收能力。


　　我们也注意到钙钛矿太阳能电池是一个三元组份的材料，在ABX每个位置上共有三种元素可以选择，不像晶硅，通过掺入杂质原子只有P型硅或N型硅，所以说这种材料有无限的操控的空间，这种结构有着无限的可能性。

　　相信通过上文的介绍，大家对钛矿太阳能电池具有高效性能的秘密也有了进一步的了解。希望上文给您带来帮助。更多相关资讯敬请登陆：http://www.ntaxdz.com