鈣鈦礦太陽能電池是目前比較熱門的研究對象，國內外很多課題組從事于這方面的研究。該類型電池的光吸收層材料為鈣鈦礦結構，因此被命名為鈣鈦礦太陽能電池。材料的禁帶寬度可以通過改變組成物質的種類及比例來調控，能覆蓋的光譜吸收范圍寬至紅外波段，同時具備載流子擴散距離長和遷移率高的優點。器件的光電轉換效率從2009年報道的3.8%到如今的最高25.2%。在生產工藝上，能通過溶液旋涂法進行低溫制備，整體制造成本較低，并且可以制備柔性器件。兼具上述優勢，鈣鈦礦電池憑借其無比卓越的光電性質和前景巨大的發展空間得到了全世界的研究人員的認可，可以說是站在了太陽能電池舞臺的中央。

 

鈣鈦礦太陽能電池基本原理是光生伏特效應，器件的工作機制總體可以被劃分為五個過程：

1、光子吸收過程：受到太陽光輻射時，電池的光吸收層材料吸收光子產生受庫侖力作用束縛的電子-空穴對，即激子。

 

2、激子擴散過程：激子產生后不會停留在原處，會在整個晶體內運動。激子的擴散長度足夠長，激子在運動過程發生復合的幾率較小，大概率可以擴散到界面處。

 

3、激子解離過程：鈣鈦礦材料的激子結合能小，在鈣鈦礦光吸收層與傳輸層的界面處，激子在內建電場的作用下容易發生解離，其中電子躍遷到激發態，進入LUMO能級，解除束縛的空穴留在HOMO能級，進而成為自由載流子。

 

4、載流子傳輸過程：激子解離后形成的自由載流子，其中自由電子通過電子傳輸層向陰極傳輸，自由空穴通過空穴傳輸層向陽極傳輸。

 

5、電荷收集過程：自由電子通過電子傳輸層后被陰極層收集，自由空穴通過空穴傳輸層后被陽極層收集，兩極形成電勢差。電池與外加負載構成閉合回路，回路中形成電流。