鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)通常包含五個關(guān)鍵層，每一層都承擔(dān)著特定的功能，共同協(xié)作以實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換。以下是各層的作用詳解：

1. 透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層：

• 材料：如摻錫的氧化銦（ITO）和摻氟的氧化錫（FTO）等具有高透光性和良好導(dǎo)電性的材料。

• 作用：允許太陽光透過并傳輸?shù)诫姵貎?nèi)部，同時收集由鈣鈦礦層產(chǎn)生的電流。這一層確保了太陽光的有效利用和電流的順利收集。

2. 電子傳輸層（ETL）：

• 材料：如二氧化鈦（TiO?）和氧化鋅（ZnO）等具有優(yōu)異電子傳輸性能的半導(dǎo)體材料。

• 作用：促進(jìn)光生電子從鈣鈦礦層向頂電極的傳輸，同時阻擋空穴的逆向流動。這一層提高了電荷分離效率，減少了電荷復(fù)合，從而提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

3. 鈣鈦礦光吸收層：

• 材料：由有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦和全無機(jī)鈣鈦礦等材料構(gòu)成，具有優(yōu)異的光吸收性能和電荷分離能力。

• 作用：吸收太陽光并產(chǎn)生光生電子和空穴，是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。這一層是電池的核心部分，直接影響電池的光電轉(zhuǎn)換性能。

4. 空穴傳輸層（HTL）：

• 材料：如Spiro-MeOTAD和CuSCN等具有優(yōu)異空穴傳輸性能的半導(dǎo)體材料。

• 作用：促進(jìn)光生空穴從鈣鈦礦層向底電極的傳輸，同時阻擋電子的逆向流動。這一層與電子傳輸層共同作用，提高了電荷的分離效率和電池的穩(wěn)定性。

5. 金屬或碳基背電極：

• 材料：金屬電極通常選用穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性強(qiáng)的金屬材料，如金（Au）和銀（Ag）等；碳基電極因其成本低、制備工藝簡單而受到關(guān)注。

• 作用：收集由空穴傳輸層傳輸來的空穴，形成完整的電流回路。這一層確保了電流的有效收集和傳輸，實(shí)現(xiàn)了電能的輸出。

綜上所述，鈣鈦礦太陽能電池的五層結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了其基本框架，每一層都在光電轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。通過優(yōu)化各層材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以進(jìn)一步提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。