钙钛矿太阳能电池晶体结构

钙钛矿晶体为ABX3 结构，一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，B离子位于立方晶胞的中心，被6个X离子包围成配位立方八面体，配位数为6；A离子位于立方晶胞的角顶，被12个X离子包围成配位八面体，配位数为12，如图 所示，其中，A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积。

钙钛矿太阳电池中，A离子通常指的是有机阳离子，最常用的为CH₃NH₃

(RA = 0.18 nm)，其他诸如NH₂CH=NH₂ (RA = 0.23 nm)，

CH₃CH₂NH₃ (RA = 0.19-0.22 nm) 也有一定的应用。B离子指的是金属阳离子，主要有Pb₂ (RB = 0.119 nm)和Sn2 (RB = 0.110 nm)。X离子为卤族阴离子, 即 I⁻ (RX = 0.220 nm)、Cl⁻(RX = 0.181 nm)和Br⁻(RX = 0.196 nm)。

钙钛矿太阳能电池电池结构介绍

如图a所示，介孔结构的钙钛矿太阳电池为：FTO导电玻璃、TiO2 致密层、TiO2 介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极。

在此基础上，Snaith等把多孔支架层n型半导体TiO₂ 换成绝缘材料Al₂O_3，形成如图b所示的一种介观超结构的异质结型太阳电池。

更进一步地，去掉绝缘的支架层，如图c所示，制备出具有类似于p-i-n结构平面型异质结电池。

Gratzel等还在介孔结构基础上将HTM层直接去掉，形成CH₃NH₃PbI₃/TiO₂异质结， 制备出一种无HTM层结构，如图d所示。

此外, Malinkiewicz等人把钙钛矿材料作为吸光层用于有机太阳能电池的结构中，如图e。