何啸岳
南京工业大学，江苏 南京 211816
摘要：新型钙钛矿太阳能电池是一种新型清洁可再生能源，将其应用到实际生活中充分满足了社会节能、低碳、环保的发展要求。为此，文章在阐述新型钙钛矿太阳能电池基本构造的基础上，分析当前新型钙钛矿太阳能电池的研究进展和研究存在问题，并从提升新型钙钛矿太阳能电池转换效率、增强新型钙钛矿太阳能电池稳定性、降低新型钙钛矿太阳能电池污染性几个方面就其未来发展优化进行展望。
关键词；新型钙钛矿太阳能电池；构造；节能环保；发展展望
新型钙钛矿太阳能电池的出现弥补了第三代太阳能电池开发成本高、稳定性差、使用效率低的问题，同时，从实际加工生产上来看，新型钙钛矿太阳能电池的加工原材料丰富、制作流程简单、转换效率高。从产生到发展至今，新型钙钛矿太阳能电池拥有十一年的发展历史（2009年最早出现在日本），是一种有望替代化石燃料的清洁能源。为此，文章结合新型钙钛矿太阳能电池的研究发展现状就如何优化新型钙钛矿太阳能电池的生产研发进行探究。
一.新型钙钛矿太阳能电池工作原理和基本结构
新型钙钛矿太阳能电池在使用的时候太阳光会照射到吸光层上，能量超过吸收层禁带宽度的光子会将钙钛矿层中的价电子激发到导带上，并在价带位置下留下空穴。由于钙钛矿材料激子束缚能的减少，在室内温度环境下能够分离出自由载流子。
新型钙钛矿太阳能电池是经过长时间的发展出现了多种期间结构，基本上可以分为介观结构、平面异质结构。介质结构最早被人们应用在染料敏化的太阳能电池上，后来在先进工艺的发展支持下逐渐发展衍变为钙钛矿太阳能电池。平面异质结构钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿层Wannier-Molt型激子在光照下分离，由此会产生电子和空穴。自由电子在被激发到钙钛矿导上的时候，自由电子会和空穴结合在一起。
二.新型钙钛矿太阳能电池研究进展
新型钙钛矿太阳能电池是一种复合型吸光材料，在使用的过程中会和电子、空穴传输融合在一起，最终形成一个新型太阳能电池。新型钙钛矿太阳能电池最早出现在2009年，后来在相关人员的深入研究下，新型钙钛矿太阳能电池的性能得到改进，制备工艺、界面工程、材料质量不断提升。在2013年的时候，牛津大学采用AI2O2替代TiO2，钙钛矿材料成为一种能够吸收光热和进行电荷传输的半导体材料，在经过一系列的发展衍变之后电池的转换效率不断提升。2014年，加州大学科研团队对钙钛矿的结构层进行改进，借助更适合传输电荷的材料来提升电池的转换效率。
三.新型钙钛矿太阳能电池研究存在的问题
新型钙钛矿太阳能电池虽然在多年的发展取得了一定的进步，但是在具体生产加工方面仍然存在一些问题：实验室制作的太阳能电池仅仅为几毫米，晶体硅太阳能电池单电池的尺寸达到了十几厘米。怎样制作大面积的钙钛矿太阳能电池成为相关人员需要思考的问题。同时，钙钛矿太阳能电池对氧气反应比较敏感，会和氧气发生化学反应最终破坏内部晶体结构。
四.新型钙钛矿太阳能电池性能提升对策
一.提升新型钙钛矿太阳能电池的转换效率
1.降低载流子复合几率
光电转换效率是评估钙钛矿太阳能电池使用有效性的一个重要指标，从钙钛矿太阳能电池使用加工在实际情况来看。能量超过禁宽带度的光子才能够被吸收产生载流子，之后经过载流子的传输移动产生电流。为此，想要提升新型钙钛矿太阳能电池的光电转化率需要增加同样光照条件下的载流子数量，减少界面载流子的复合，而强化对界面的调控、实现材料表面钝化处理都能够减少载流子的复合。
2.改进制备工艺
钙钛矿是一种新的薄膜太阳能电能，薄膜的形成经过了各个元素的累积和沉淀，且薄膜在沉淀变化的时候也会影响到一系列的关联材料。在新型钙钛矿太阳能电池制作的时候需要应用一种先进的方法来获得高纯度、少缺陷、密度均匀的薄膜。常见的薄膜制备方式是溶液旋涂方法。将钙钛矿溶液从上方滴落到衬底表面，之后高速度旋转甩出较多的溶液，剩下的溶液在离心力作用下形成液膜，而后在溶剂的作用下析出薄膜。
二.提升新型钙钛矿太阳能电池稳定性
新型钙钛矿太阳能电池在潮湿、光照条件下稳定性较差，由此会产生分解，最终降低器件的效率。为了能够提升新型钙钛矿太阳能电池材料稳定性需要采取措施改善钙钛矿材料稳定性，并将钙钛矿材料和环境分离。
一.改善钙钛矿材料稳定性。在新型钙钛矿太阳能电池生产加工的时候通过调节钙钛矿A位阳离子得到FAPbl，之后将其放置在150摄氏度的环境中一个小时，发现没有出现分解，再之后以二维混合钙钛矿材料作为吸光材料，将其在潮湿环境中放置46天，最终得到稳定性良好的二维钙钛矿。第二，实现钙钛矿材料和环境的分离。将器件封装技术应用到染料敏化太阳能电池中来提升电池的稳定性。在电池器件的背面添加一层能够吸收紫外线的环氧树脂、玻璃，与此同时，为了能够更好的吸收水分，会在 环氧树脂材料中添加一定的爆剂，在爆剂的作用下将环氧树脂中的多余水分吸收干净。在吸收水分之后由专业的人员在钙钛矿的表面上覆盖一层新的物质，之后发现水分对钙钛矿的腐蚀分解得到改善。当前，研究中子啊空穴传输材料汇总开始加入了一定剂量的添加剂，其中效果最为理想的添加剂是LITDSL，这类添加剂的性能优于锂基团，电池效率在四个月后会降低15%左右。但是封装技术或者空穴传输材料无法在根本上吸收钙钛矿材料内部的残留水分，在水分的影响下钙钛矿太阳能电池的使用安全性和稳定性会受到不同程度的干扰。为了能够规避这种干扰需要相关人员在电池的使用研究上加强对分子水平提升的关注，在钙钛矿材料研究中加入更多功能的添加剂材料，在添加剂材料的作用下来提升材料的粘合力。
三.降低钙钛矿太阳能电池的污染性
虽然人们对钙钛矿太阳能电池加大了研究力度，但是电池内部仍然含有不同比例的重金属，重金属中含有较多的毒素，在没有经过处理排放之后会对周围环境造成不利的影响，如何减少钙钛矿太阳能电池的污染性成为相关人员需要思考和解决的问题。在钙钛矿太阳能电池生产加工的时候采用三碘化合锡酸作为光吸收材料，并在其中加入一定数量的氯化亚锡添加剂能够有效降低钙钛矿材料的缺陷，进而提升高载流子浓度，提升电池的效率。
结束语
综上所述，钙钛矿太阳能电池作为一种新型能源，广泛的被人们应用到实际生活中。但是从钙钛矿太阳能电池的使用情况来看，电池在加工使用的时候仍然存在一些问题，比如虽然大量新材料新电池结构的出现提升了钙钛矿太阳能电池效率，但是在使用的时候没有形成完善的理论机制，导致无法提升光电转换效率。同时，影响钙钛矿太阳能电池稳定性的因素比较多，怎样强化钙钛矿太阳能电池稳定性是相关人员需要思考和解决的问题。钙钛矿太阳能电池中的有毒金属严重污染环境。针对以上问题，文章着重从提升新型钙钛矿太阳能电池转换效率、增强新型钙钛矿太阳能电池稳定性、降低新型钙钛矿太阳能电池污染性几个方面思考如何解决新型钙钛矿太阳能电池研究问题，旨在能够更好的发挥出新型钙钛矿太阳能电池研究在社会发展中的作用。
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