近年來，太陽能電池技術持續進步。其中，鈣鈦礦太陽能電池作為第三代光伏技術的佼佼者，展現出誘人的應用潛力，認證效率頗高。但與此同時，它也面臨成本難以降低的難題。這是為何？這一矛盾現象值得我們深入探討。

當前鈣鈦礦太陽能電池的狀況

鈣鈦礦太陽能電池發展勢頭迅猛，其中有機/無機雜化型電池認證效率較高。然而，大多數電池采用蒸鍍貴金屬制備電極，這導致真空設備和貴金屬的使用，使得成本難以降低。與之相對，新型電池采用廉價碳材料作為電極，雖然解決了成本問題，但光電轉化效率卻較低。這對太陽能電池在市場上大規模應用構成了一定的阻礙。在實際情況中，成本往往是眾多用戶關注的重點之一。

在研究生產環節，科學家們始終致力于提高生產效率、減少成本。企業同樣迫切希望盡快解決這些問題，以便能夠大量生產并從中獲利。

光電轉換效率低的根源

為何碳電極鈣鈦礦太陽能電池的效率不高？原因之一在于它所采用的多孔膜結構不夠理想。在膜內，鈣鈦礦吸光材料的填充并不緊密，這影響了電子的傳輸和交換。舉個例子，在測試過程中，我們發現有些電子在傳輸過程中神秘地消失了，這正是這種結構問題造成的。

輸出電流穩定強勁，金屬電極電池勝過碳電極電池。實驗證明，在相同條件下，金屬電極電池的電流輸出比碳電極電池更穩定、更強勁。科學家通過反復實驗，對比了兩種電極的導電性能，最終得出結論：碳電極導電性能不及金屬電極，導致電池內阻增大。

二步法填充的探索

針對這些問題，科學家們開始探索新的解決方案。“二步法”的填充技術應運而生。與傳統的“一步法”相比，它存在不足之處。在鈣鈦礦材料借助溶劑揮發結晶生長的過程中，溶質會擴散并遷移，導致內部的填充不均勻，形成了孔隙。

“二步法”首先填充碘化鉛，接著將其浸泡在溶液中生成鈣鈦礦。雖然碘化鉛的填充并不均勻，但后續的溶液生長過程能夠有效填充孔隙。根據實驗數據，這種方法可以在一定程度上提升填充的密實度，對增強光電轉換效率具有積極作用。

冷等靜壓方法的應用

由于電池結構的緊密性要求，冷等靜壓技術應運而生。對于碳基鈣鈦礦電池那種松散多孔的結構，該技術采用225MPa的壓力進行加工。處理后，原本松散多孔的碳電極表面水接觸角從60度增至105度，這顯示出結構變得更加緊密。

在室溫條件下，相對濕度為50%時，未封裝電池存儲1500小時后，其光電轉換效率仍能維持在90%以上。這表明，該技術對于增強電池的穩定性效果顯著，且有利于其在各種實際環境中的長期使用。

大面積電池模組的制備

在前人研究的基礎上，成功制備出了大面積鈣鈦礦太陽能電池模組。這些模組尺寸達到7cm×16cm，器件效率達到了4.46%。這一成果對于未來大規模的商業應用具有極大的鼓舞作用。這是因為，在實際應用場景中，大面積的電池模組更能滿足產業需求。

盡管當前效率仍有提升空間，然而這已是一大進步，為后續的研發工作積累了寶貴的經驗和數據支撐。

鎳電極替代的可行性研究

碳電極的導電性不佳，那么鎳電極是否可行？科學家們通過氫氣還原氧化鎳的方式制得介孔鎳電極。這種基于鎳電極的電池在填充因子方面有顯著提升，內阻也有所下降，但目前的效率還相對較低。

盡管存在一些問題，鎳電極在大型鈣鈦礦電池模組中展現出巨大的潛力。科學家們將持續研究，以提升其效率，并加快其向實用化方向發展的步伐。

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