Page 18 - 2014 Fall ~食品安全檢測相關產品
P. 18
鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite solar cell)
鈣鈦礦太陽能電池
太陽能產業的新星
從2009年到2014年的短短5年間，鈣鈦礦太陽能
電池的光電轉換效率從3.8%一下子躍升至19.3%，
提高了5倍。其效率進步之快，成本之便宜，生
產之容易，以至於被《科學》期刊評為2013年的
10大科學突破之一。
那麼鈣鈦礦電池到底是什麼？為何能產生如此大
的研究影響力呢？它真的是太陽能電池產業中的
黑馬嗎？
●………………………………………………………………………………………………....●
鈣鈦礦，英文名perovskite，是一種普通的金屬有機化合物晶體，主要成
鈣鈦礦是什麼？
分是鈦酸鈣(CaTiO3)。1839年德國礦物雪茄古斯塔夫•羅斯(GustavRose)
在俄羅斯中部境內的烏拉爾山脈上發現了一塊特殊的岩石樣本，於是決
定以他心中所崇拜的偉大地質學家Lev Perovsk 來明明這個礦石。
不過後來我們普遍指的鈣鈦礦電池（全稱：鈣鈦礦型甲胺鉛碘薄膜太陽
能電池）並不是用這個礦石材料製成的，而是使用了與鈣鈦礦晶體結構
相似的化合物。
●………………………………………………………………………………………………....●
鈣鈦礦的晶體結構
鈣鈦礦的結構是ABX3的形式。這種結構在每個角共用一個BX6正八面體，其中B是金屬陽離子(Sn2+或
Pb2+)，X是一價陰離子(Cl-，Br-或I-)。鈣鈦礦中的陽離子A被用來抵消電荷使材料達到電中性，它可以是
半徑較大鹼金屬離子等，甚至可以是一個分子。
這種奇特的晶體結構讓它具備了很多獨特的理化性質，比如吸光性、電催化性等等，在化學、物理領域有
不小的應用。鈣鈦礦大家族裡現已包括了數百種物質，從導體、半導體到絕緣體，範圍極為廣泛，其中很
多是人工合成的。太陽能電池中用到的鈣鈦礦(CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3等)屬於半導
體，有良好的吸光性。
2012年8月；由格拉茲爾(Grätzel)領導的韓國成均館大學與洛桑理工學院實驗室將一種固態的空穴傳輸材料
(holetransportmaterials，HTM)引入太陽能電池，電池效率一下提高到了10%，也解決了電池不穩定的問題，
也比以前更容易封裝。
2014年8月；加州大學洛杉磯分校的華裔科學家楊陽領導的研究團隊，在《科
學》期刊上發表最新研究論文稱，他們通過改進鈣鈦礦結構層，選擇更適合
傳輸電荷的材料，讓電池兩端的電極能收集更多的電，其轉換效率最高達到
了19.3％，成為該領域之最。
●………………………………………………………………………………………………....●
UNI-ONWARD 16
