钙钛矿弱光性好的缘由

钙钛矿在弱光条件下表现优异，主要归因于其材料本征特性与结构优化的协同作用，具体原因如下：

1. 高效光子捕获能力：钙钛矿材料（如CH₃NH₃PbI₃）的光吸收系数高达10⁵ cm⁻¹量级，远超传统晶硅的10² cm⁻¹。这意味着即使光强较弱，钙钛矿仍能充分吸收光子，产生足够多的电子-空穴对，为高效发电奠定基础。

2. 宽光谱吸收范围：钙钛矿的带隙（约1.5 eV）可通过成分调节覆盖可见光至近红外区域。这种特性使其能够最大化利用弱光环境中的光子能量，即使在阴天或室内光照条件下，也能保持较高的光电转换效率。

3. 长载流子扩散长度：钙钛矿中电子和空穴的扩散长度可达1 μm以上，远超晶硅的约100 nm。这一优势使得光生载流子在复合前更易被电极收集，即使在弱光下载流子数量减少，长扩散长度仍能保证高效传输，减少能量损失。

4. 低缺陷密度与界面复合抑制：高质量的钙钛矿薄膜缺陷态密度低，减少了载流子被陷阱捕获的概率。同时，通过引入电子传输层（如TiO₂）和空穴传输层（如Spiro-OMeTAD），可进一步促进电荷分离并阻挡界面复合，提升弱光响应效率。

5. 低激子结合能与双极性传输特性：钙钛矿的激子结合能低于50 meV，光生激子易解离为自由载流子，即使在低光强下也能快速形成电流。此外，钙钛矿材料兼具电子和空穴传输能力，减少了对单一传输层的依赖，进一步降低了复合损失。

6. 光强响应非线性效应：钙钛矿电池的短路电流与光强呈亚线性关系，而非传统电池的线性关系。这一特性使其在弱光下电流下降幅度小于传统电池，能够保持较高的填充因子（FF），从而维持整体效率。