手機版
關(guān)于我們
加入收藏
上海研倍新材料科技有限公司
2 年
白金會員
白金會員
已認證
撥打電話
獲取底價
提交后，商家將派代表為您專人服務(wù)
上海研倍新材料科技有限公司
白金會員已認證
鈣鈦礦太陽電池概述
1、鈣鈦礦材料特性
鈣鈦礦最初指化學式為 CaTiO?的無機物，現(xiàn)廣義上指具有 ABX?晶體結(jié)構(gòu)的化合物。其中，A 為立方體中心的有機 / 無機陽離子，B 為 8 個角點的金屬陽離子，X 為立方體邊線中點的鹵素陰離子，其晶體結(jié)構(gòu)決定了優(yōu)異的光電性能。
2、電池結(jié)構(gòu)與工作原理
鈣鈦礦太陽電池通常由透明導電層、電子傳輸層、鈣鈦礦層、p 型導電層和金屬背電極組成，結(jié)構(gòu)類型包括介孔結(jié)構(gòu)、平面正式結(jié)構(gòu)和平面反式結(jié)構(gòu)。其工作原理為：鈣鈦礦層吸收光子后形成電子 - 空穴對，電子經(jīng)電子傳輸層至陰極，空穴經(jīng) p 型導電層至正極，產(chǎn)生電流。
3、鈣鈦礦薄膜的重要性
鈣鈦礦層（薄膜）的質(zhì)量是決定電池光電轉(zhuǎn)換效率的核心因素。薄膜的結(jié)晶度、均勻性、缺陷密度等直接影響載流子傳輸與復(fù)合，因此優(yōu)化制備技術(shù)是提升電池性能的關(guān)鍵。
溶液法制備技術(shù)
溶液法因操作簡便、設(shè)備要求低，廣泛應(yīng)用于實驗室研究，主要包括以下四類方法：
1、一步旋涂法
流程：將金屬鹵化物與有機銨鹽按比例混合于有機溶劑，形成前驅(qū)體溶液，直接滴加至基底并高速旋涂，經(jīng)熱處理蒸發(fā)溶劑形成固態(tài)薄膜。
優(yōu)勢：工藝簡單，適用于實驗室小規(guī)模制備。
劣勢：對成膜過程要求高，薄膜質(zhì)量一般，前驅(qū)體比例、旋涂速度及熱處理溫度均影響性能。
2、兩步旋涂法
流程：先在基底旋涂鹵化鉛或鉛基化合物形成前驅(qū)膜，再旋涂有機鹽溶液，經(jīng)熱處理反應(yīng)形成鈣鈦礦薄膜。
優(yōu)勢：可調(diào)控反應(yīng)過程，促進結(jié)晶，薄膜質(zhì)量優(yōu)于一步旋涂法。
劣勢：仍適用于實驗室及少量生產(chǎn)，規(guī)?；瘧?yīng)用受限。
3、反溶劑法
流程：與一步旋涂法結(jié)合，在前驅(qū)體溶液（如溶于 N,N - 二甲基甲酰胺）旋涂時引入反溶劑（氯苯或乙醚），降低前驅(qū)體溶解度以控制結(jié)晶。
優(yōu)勢：成核均勻，可改善薄膜質(zhì)量，適用于實驗室及少量生產(chǎn)。
劣勢：需額外添加反溶劑，增加工藝復(fù)雜度。
4、水熱法
流程：在高溫高壓下，利用含水溶劑或礦化劑合成鈣鈦礦材料（如無鉛雙鈣鈦礦 Cs?(Ag:Cu) BiBr?），經(jīng)清洗、離心、干燥后配制成溶液，旋涂并熱處理成膜。
優(yōu)勢：薄膜結(jié)晶度與純度高，尤其適用于無鉛雙鈣鈦礦合成。
劣勢：制備過程復(fù)雜，前驅(qū)體制備步驟多，難以規(guī)?；?/span>
溶液法總結(jié)
溶液法雖在實驗室應(yīng)用廣泛，但材料利用率低、薄膜均勻性有限，難以滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需求。
氣相沉積法制備技術(shù)
氣相沉積法通過氣相反應(yīng)控制薄膜生長，可制備高質(zhì)量薄膜，主要包括以下四類方法：
1、 順序氣相沉積法
流程：真空環(huán)境下，依次沉積 AgBr、BiBr?、CsBr 等前驅(qū)體薄膜，經(jīng)熱處理（氣化與冷凝）驅(qū)動擴散反應(yīng)形成鈣鈦礦薄膜（如無鉛雙鈣鈦礦 Cs?AgBiBr?）。
優(yōu)勢：可制備雙鈣鈦礦薄膜，成分分布均勻。
劣勢：需嚴格控制熱處理溫度與時間，工藝復(fù)雜度高。
2、 單源氣相沉積法
流程：真空環(huán)境中，加熱鈣鈦礦晶體（如 CsPbBr?粉末）使其蒸發(fā)，蒸汽在基底冷凝成膜，經(jīng)多次熱處理優(yōu)化結(jié)晶。
優(yōu)勢：可在低溫下成膜，適用于熱敏感基底。
劣勢：需真空環(huán)境，薄膜可能結(jié)晶不完全，依賴后續(xù)熱處理。
3、 多源氣相沉積法
流程：同時加熱多種前驅(qū)體（如 PbI?與 CH?NH?I），使其蒸汽在基底相遇沉積形成薄膜（如 MAPbI?）。
優(yōu)勢：可精準控制蒸發(fā)速度，提升薄膜均勻性與結(jié)晶質(zhì)量，優(yōu)化光學與電學性能。
劣勢：溫控精度要求高，設(shè)備成本高。
4、 化學氣相沉積法
流程：通過前驅(qū)體氣態(tài)化學反應(yīng)生成薄膜，衍生出原位管式 CVD、氣溶膠輔助 CVD 等方法。例如，HPCVD 法先旋涂 PbI?前驅(qū)膜，再與 MAI/FAI 混合粉末在 160℃反應(yīng)形成 MAPbI?薄膜。
優(yōu)勢：可精確調(diào)控薄膜成分與微觀結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)異。
劣勢：反應(yīng)復(fù)雜，控制難度高，設(shè)備投資大。
5、 氣相沉積法總結(jié)
氣相沉積法可制備高質(zhì)量薄膜，但設(shè)備投資與能耗高，限制了其廣泛應(yīng)用。
大面積制備法
大面積制備法是產(chǎn)業(yè)化核心，已滿足規(guī)模化生產(chǎn)基本要求，主要包括以下四類方法：
1、刮刀涂布法
流程：將前驅(qū)體溶液涂覆于基底，用刮刀刮平形成涂層，經(jīng)加熱蒸發(fā)溶劑、退火優(yōu)化結(jié)晶度。
優(yōu)勢：節(jié)省原材料，設(shè)備易清洗，工藝簡單，可通過調(diào)整刮涂速率與縫隙間距調(diào)控膜厚，適用于規(guī)?；a(chǎn)。
劣勢：敞開環(huán)境操作易導致薄膜均勻性不足。
2、狹縫涂布法
流程：用狹縫涂布機將前驅(qū)體溶液涂布于基底，控制速度與厚度形成濕膜，干燥后成膜。
優(yōu)勢：涂布速度快，膜厚一致性好，粘度范圍廣，缺陷少，兼容卷對卷工藝，是產(chǎn)業(yè)化重要方法。
劣勢：設(shè)備成本高，復(fù)雜配方兼容性與調(diào)整難度大。
3、噴墨打印法
流程：以鈣鈦礦前驅(qū)體溶液為 “墨水”，通過脈沖電壓控制噴頭精準噴射至基底特定位置，溶劑揮發(fā)后成膜。
優(yōu)勢：操作簡便，成本效益高，圖案化能力強，適用于高分辨率大面積制備。
劣勢：受溶液粘度、基底相互作用影響，薄膜質(zhì)量穩(wěn)定性待提升。
4、絲網(wǎng)印刷法
流程：將鈣鈦礦材料溶解為油墨，通過絲網(wǎng)模具刮涂，油墨經(jīng)縫隙漏至基底形成液滴，流動填補縫隙后成膜。
優(yōu)勢：方法最簡單，成本最低，適用于規(guī)模化生產(chǎn)。
劣勢：鈣鈦礦油墨粘度低、穩(wěn)定性差，影響薄膜效果。
5、大面積制備法總結(jié)
大面積制備法已具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但需進一步提升電池光電轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化技術(shù)穩(wěn)定性。
結(jié)論與展望
結(jié)論
溶液法適用于實驗室研究但材料利用率低，難以產(chǎn)業(yè)化；氣相沉積法可制備高質(zhì)量薄膜但成本高，應(yīng)用受限；大面積制備法滿足產(chǎn)業(yè)化基本要求，但效率與技術(shù)優(yōu)化仍需深入研究。
展望
未來研究將聚焦于：提升鈣鈦礦太陽電池長期穩(wěn)定性與光電轉(zhuǎn)換效率；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)化技術(shù)以降低成本；開發(fā)環(huán)境友好型材料與回收策略，推動可持續(xù)發(fā)展。通過跨學科合作與技術(shù)創(chuàng)新，鈣鈦礦太陽電池有望在光伏行業(yè)發(fā)揮關(guān)鍵作用，助力全球能源轉(zhuǎn)型。
作為先進粉體材料的創(chuàng)新驅(qū)動型企業(yè)，研倍新材料專注于各種納米合金粉、高性能陶瓷粉及多組元高熵合金粉的研發(fā)與生產(chǎn)，致力于為航空航天、新能源、電子器件、增材制造等前沿領(lǐng)域提供定制化材料解決方案。依托自主研發(fā)的等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化（PREP）、氣霧化分級控制等核心技術(shù)，我們實現(xiàn)納米級粒徑精準調(diào)控（50-500nm），確保粉體具備超高球形度、低氧含量與窄粒度分布特性，完美適配激光選區(qū)熔化（SLM）、電子束熔融（EBM）等精密成型工藝需求。誠邀各行業(yè)伙伴共拓高端制造新藍海。
相關(guān)產(chǎn)品
更多
相關(guān)文章
更多
技術(shù)文章
2025-07-15技術(shù)文章
2025-07-14技術(shù)文章
2025-07-14技術(shù)文章
2025-06-26
虛擬號將在 秒后失效
使用微信掃碼撥號
