(3)混合卤素离子卤化铅：混合卤化铅(MAPb3-xClx)中Cl-掺杂造成晶格扭曲，增加了有机卤化铅膜层的环境稳定性和导电性，延长了电荷扩散长度，但对光学性质无明显影响。

四、有机卤化铅钙钛矿太阳能电池的类型

有机卤化铅钙钛矿太阳能电池根据结构不同，可分为两种类型：非平面结构太阳能电池和平面异质结太阳能电池。在非平面结构太阳能电池中，根据氧化物层的性质和作用的不同，又可分为敏化类钙钛矿太阳能电池和介观超级结构钙钛矿太阳能电池。

(1)敏化类钙钛矿太阳能电池

敏化类钙钛矿型太阳电池由导电玻璃(FTO)层、阻隔层、钙钛矿染料吸附(氧化物层/电子传输+钙钛矿)层、空穴传输(HTM)层和对电极等构成，如图3所示。

图3敏化类钙钛矿太阳能电池结构示意图[6]

光电转化的基本过程是钙钛矿层吸收光子后激发产生电子和空穴对，电子和空穴分别通过电子传输层和HTM层注入到FTO阳极和金属阴极，连接外电路从而在两电极间产生电流，如图4所示。敏化类钙钛矿太阳能电池中，不同晶型结构的TiO2被用于电子传输层，如锐钛矿型和金红石型。两者光电转化效率的差别是由于金红石晶型TiO2比锐钛矿晶型TiO2电子传输更慢，电子寿命更长，相应电池的电压较低。一维结构的TiO2也被应用于钙钛矿太阳能电池中，发现随着一维结构长度的增加，光电转化效率先增加后减小，说明电子传输和染料负载量之间存在着一个平衡。

图4敏化类钙钛矿太阳能电池工作原理示意图[7]

(2)介观超级结构钙钛矿太阳能电池

此种电池由FTO层、致密层TiO2、金属氧化物支架(如Al2O3层)、钙钛矿层、HTM层、金或银电极组成，如图5所示。

图5介观超级结构钙钛矿太阳能电池结构示意图[7]

在这种电池结构中，金属氧化物材料(如Al2O3)作为绝缘层并未参与到电池反应的任何步骤，仅起负载钙钛矿的支架层作用。钙钛矿不只起到了吸收光能并转化为电能的作用，还起到了电子传输的作用，将光生电子通过致密层与导电玻璃传输到外电路形成回路，如图6所示。

图6介观超级结构钙钛矿太阳能电池工作原理示意图[7]

介观超级结构钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿层与金属电极层直接接触将会导致短路电流的产生，增加空穴传输层的厚度可以有效解决这个问题。但是，空穴传输层厚度过大又将会导致电池串联电阻的增加，在抑制短路电流情况下，尽量减小串联电阻将有助于提高电池光电转化效率。另外，调整电池结构增加带边光吸收也将有助于提高电池的光电转化效率。

(3)平面异质结钙钛矿太阳能电池

按照平面结构的差别，平面异质结型钙钛矿电池可以大致分为两类：一类是p-i-n型结构电池；一种是p-n型结构电池。p-i-n型结构是将钙钛矿层夹在p型和n型载流子传输层中间，如图7所示。该种结构中钙钛矿层作为光电转化层，与之接触的两层分别完成电子和空穴的传输。

图7p-i-n型钙钛矿太阳能电池结构示意图[8,9]，左：平面异质结构；右：反平面异质结构

p-n型结构的钙钛矿太阳能电池是将一层n型半导体材料或p型半导体材料与钙钛矿相结合，如图8所示，使得钙钛矿同时发挥光电转化和电子或空穴传输能力。

图8p-n型钙钛矿太阳能电池结构示意图[10-12]，左：钙钛矿层作为光吸收层和电子传输层；右：钙钛矿层作为光吸收层和空穴传输层

与许多经典的半导体聚合物材料(激子扩散长度约为10nm)相比，有机卤化铅如CH3NH3Pb3-xClx的激子扩散长度超过1μm，在不影响激子传输的前提下可以有足够厚的有机卤化铅层以实现充足的光吸收，这是平面异质结结构得以实现的基础。非平面结构钙钛矿太阳能电池中，存在着空穴传输材料在孔道中的渗透不均匀的问题。而平面结构钙钛矿太阳能电池则有效避免了这个问题。