演讲人：韩国成均馆大学Nam-Gyu Park教授

　　主持人：中国可再生能源学会光伏专业委员会主任赵颖教授

　　地点：北京亮马河大厦

　　时间：2014年11月19日

　　我的报告主题是高效能钙钛矿电池。首先感谢戴松原教授的邀请！

　　这是太阳能电池工作的一般原理，大家可以看一下。这张图简单介绍了一下钙钛矿的结构以及它的化学通式，可以用容忍因子来描述钙钛矿的结构，1978年就对这个材料进行了比较详细的研究。钙钛矿中分子的转动和移动会影响它的相转变以及它的电学性质，这张是钙钛矿材料中分子取向以及结构随温度的变化示意图。

　　日本的Miyasaka老师最早制备了液态钙钛矿太阳能电池，并获得3.8%的效率，随后我们在这样的体系中把效率提高到6.5%。我们文章虽然大量被阅读，却依然没有引用，主要原因就是这样一种材料在液态电解质中不稳定，因此必须用固态的空穴传输材料替代液态的电解质。于是就出现第一个固态钙钛矿太阳能电池，这样的电池仍然具有敏化的概念。

　　由于钙钛矿材料高的吸光性能，可以在较薄的体系里获得高的效率，这是在0.6微米下获得的9.7%的效率，是当时固态敏化电池的最高效率，同时空穴传输材料可以保护钙钛矿，使得电池具有较好的稳定性。这篇文章到目前为止已经引用近500次( 谷歌学术)。

　　钙钛矿材料中又发现具有很多新颖的电学性质，到目前为止钙钛矿太阳能电池已经发展出来多种的结构。下面介绍一种通过控制钙钛矿材料的晶粒尺寸来提高效率的实验方案。

　　这是通过控制原料浓度实现晶体尺寸控制的实验方案，可以发现更低的浓度可以获得更高的晶粒尺寸。这张FIB切片的电镜照片可以看到很大的钙钛矿晶粒，而更大的晶粒可以获得更高的光电流和更高的效率，最终获得了17%的效率。同时发现不同的晶粒尺寸的电池会影响电池正反扫的差异。这是对不同晶粒尺寸的钙钛矿薄膜的铁电效应的研究成果，可能会影响电池正反扫的差异。同时发现多孔二氧化钛膜的厚度以及形貌也会影响正反扫的差异。使用甲脒铅碘材料也是获得高效太阳能电池的一种方案。这是甲脒铅碘的能带结构以及它的合成路线。这里，多孔二氧化钛厚度也会显著影响太阳能电池的工作效率。同时发现，甲脒铅碘电池具有更好的光工作温度性。但是它在长波段的量子响应却低于甲胺铅碘电池，因此我们通过离子交换的方式在甲脒铅碘薄膜上又沉积了一层非常薄的甲胺铅碘薄膜，最终获得16%的转换效率。

　　为了提高电池的稳定性，我们利用金字塔结构设计了疏水的钙钛矿太阳能电池，这是疏水太阳能钙钛电池的实现过程。这样一种金字塔型的减反设计可以获得更高的光电流和更好的自清洁能力。还利用分光技术获得这样一个组合的钙钛矿太阳能电池。同时在高的湿度下也可以获得高效率的太阳能电池效率。而且在常温下进行薄膜沉积，也可以获得10%的效率，这可以在低温下实现卷对卷的大面积生产。利用钙钛矿电池高电压的特性，可以实现高效率的光催化电解水。