钙钛矿太阳能电池正式结构和反式结构

钙钛矿太阳能电池正式结构和反式结构

钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术的代表，以其高效率、低成本和可柔性制备等优点备受关注。在钙钛矿太阳能电池中，正式结构和反式结构是最常见的两种器件结构。本文将详细介绍这两种结构的组成和工作原理，并解释它们之间的主要区别。

图片来自pexels

钙钛矿太阳能电池正式结构组成

1. 透明导电基底：通常是氟掺杂的氧化锡（FTO）或铟掺杂的氧化锡（ITO），用于收集光生电流。
2. 电子传输层：这一层通常由二氧化钛（TiO2）或其他金属氧化物组成，主要作用是传输光生电子并阻挡空穴。
3. 钙钛矿光吸收层：这是器件的核心部分，由钙钛矿材料（如CH3NH3PbI3）组成，负责吸收太阳光并产生光生电子-空穴对。
4. 空穴传输层：通常由有机材料（如spiro-OmetaD）或无机材料（如CuSCN）组成，用于传输空穴并阻挡电子。
5. 金属电极：通常由金（Au）或银（Ag）等导电金属组成，用于收集空穴传输层传输过来的空穴。

在钙钛矿太阳能电池正式结构中，光从透明导电基底一侧入射，穿过电子传输层到达钙钛矿光吸收层。钙钛矿层吸收光后产生电子-空穴对，电子被电子传输层收集并传输到透明导电基底，空穴则通过空穴传输层到达金属电极，从而形成光生电流。

钙钛矿太阳能电池反式结构组成

反式结构的钙钛矿太阳能电池与正式结构的主要区别在于各功能层的排列顺序。在反式结构中，空穴传输层位于透明导电基底和电子传输层之间，而电子传输层则位于钙钛矿光吸收层和金属电极之间。具体来说：

1. 透明导电基底：与正式结构相同，用于收集光生电流。
2. 空穴传输层：位于透明导电基底上，用于传输空穴并阻挡电子。
3. 钙钛矿光吸收层：与正式结构相同，负责吸收太阳光并产生光生电子-空穴对。
4. 电子传输层：位于钙钛矿层和金属电极之间，用于传输电子并阻挡空穴。
5. 金属电极：与正式结构相同，用于收集电子传输层传输过来的电子。

在钙钛矿太阳能电池反式结构中，光同样从透明导电基底一侧入射，但首先被空穴传输层接收。钙钛矿层产生的电子-空穴对中，空穴被空穴传输层收集并传输到透明导电基底，而电子则通过电子传输层到达金属电极。这种结构在某些情况下可能具有更高的光电转换效率，因为空穴传输层可以更好地与透明导电基底匹配，减少界面处的电荷复合损失。

总的来说，正式结构和反式结构在钙钛矿太阳能电池中都有应用，它们的主要区别在于各功能层的排列顺序和电荷传输机制。具体选择哪种结构取决于材料性质、制备工艺以及器件性能要求等因素。