钙钛矿电池，自“出生”就“天赋异禀”，得到了广泛的关注。其不仅可以做得更加轻薄，还具有低成本和易制备的优点以及弱光效率高的优势。
光伏电池是一种通过光电效应将太阳能转化成电能的装置，具有广阔的发展和应用前景。钙钛矿太阳能电池(以下简称钙钛矿电池)作为一种新型的光伏电池，也在近年逐渐崭露头角。近日，科技部等九部门联合印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》，也对钙钛矿电池这一新型电池有所提及。
那么，什么是钙钛矿电池？其相比传统太阳能电池有哪些不同之处？未来将有哪些应用场景？科技日报记者就此采访了多位深耕于钙钛矿电池领域的专家。
结构形似“三明治”的新型光伏电池
钙钛矿电池由染料敏化电池演化而来，指采用钙钛矿材料作为吸光层材料的电池。
作为新一代太阳能电池，钙钛矿电池工作原理与传统太阳能电池并无不同。它的结构形似“三明治”，典型结构有5层。两个电极就像三明治的两片面包分别位于最外层，由外向内挨着电极的是空穴传输层和电子传输层，而钙钛矿层则居于最中间。
当太阳光照在钙钛矿电池上，太阳光光子能量大于带隙时，钙钛矿层吸收光子产生“电子—空穴对”。电子传输层将分离出来的电子传输到负极上；空穴传输层则将与电子分离的空穴传输到正极上，进一步在外电路形成电荷定向移动，从而产生电流，实现光能向电能的转换。
北京理工大学材料学院教授陈棋这样形容钙钛矿电池的工作原理：“如果说太阳能电池本身是一间教室的话，男同学和女同学则是电子和空穴。当光照到太阳能电池，就好像下课铃响起了一样。这时，男同学就会排队从后门出来，女同学就排队从前门出来，从而形成电荷定向运动。”
钙钛矿电池有三大突出优势
钙钛矿电池因材料特殊，自“出生”就“天赋异禀”，得到了广泛的关注。
2016年《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中就提及，要“加强钙钛矿、染料敏化、有机等新型高效低成本太阳能电池技术研发”。
重庆大学物理学院教授、博士生导师邓业浩表示，相比市场上常见的晶硅太阳能电池，钙钛矿电池有三大突出优势。
首先，钙钛矿材料本身的吸光能力强。在太阳光的主要波长下，钙钛矿材料的吸光能力可达晶硅的10倍以上。因此，在太阳能转换效率相当的情况下，钙钛矿电池可以做得更薄。“这将极大地拓展产品形式，丰富应用场景。”邓业浩说。
其次，钙钛矿电池具有低成本和易制备的优点。邓业浩说：“钙钛矿材料是一种合成材料，其原料本身没有稀有金属，并且可以通过溶液制备。因而钙钛矿材料的制造成本较低，制备容易。”
