分子式TiO2，常見晶體結構為銳鈦礦相（anatase）、金紅石相（rutile），鈣鈦礦器件中以銳鈦礦相為主。TiO2納米顆粒作為光催化劑在紫外光照射下分解己烷蒸氣，實現(xiàn)氣相有機污染物的去除。它已被用作去除砷的吸附劑。TiO2納米顆粒適合在光照或暗態(tài)下抑制細菌（S.?aureus、E.?coli）生長，兼具光催化降解有機染料的雙重功能。它還被用于研究二氧化鈦納米顆粒對DNA寡核苷酸的吸附作用。在鈣鈦礦/有機光伏器件中作為n-型電子傳輸層，提供能級匹配、快速電子抽取。
納米二氧化鈦 P25（粒徑 20nm）是鈣鈦礦器件中常用的電子傳輸層材料，它兼具銳鈦礦與金紅石相的混合晶型優(yōu)勢，搭配 20nm 的納米尺度特性，能從提升光電轉換效率、強化器件穩(wěn)定性、適配多元制備場景等多方面優(yōu)化鈣鈦礦性能，具體優(yōu)勢如下：
- 優(yōu)化電子傳輸，大幅提升光電轉換效率
- 高效分離并傳輸電荷：P25 的混合晶型讓其既有銳鈦礦的高活性，又有金紅石型優(yōu)異的電子傳導能力，電子遷移率可達 1×103cm2/(V?s)。20nm 的粒徑使其比表面積大，與鈣鈦礦層接觸界面充足，能快速提取鈣鈦礦受光激發(fā)產生的電子，減少電子 - 空穴對的復合損耗。例如在 p - i - n 反式結構鈣鈦礦電池中，P25 基器件的光電轉換效率可達 25.3%，短路電流密度較傳統(tǒng)電子傳輸層器件更高。
- 輔助提升光利用效率：其自身具有合適的折射率，可減少入射光在界面的反射損失；同時納米級的顆粒分布能讓光線在傳輸層與鈣鈦礦層之間產生散射，延長光在鈣鈦礦層中的傳播路徑，助力鈣鈦礦吸收更多光子，進一步提升器件的光電轉換潛力。
- 構筑防護屏障，強化器件穩(wěn)定性
- 阻擋離子遷移與水汽侵蝕：P25 可形成均勻致密的薄膜，作為物理屏障抑制鈣鈦礦層中碘離子等的遷移。實驗顯示，經(jīng) P25 修飾的器件中碘離子遷移深度僅 5nm，遠低于未修飾組的 50nm，能避免離子遷移對電極和界面造成破壞。同時該薄膜化學惰性強，可阻擋外界水汽和氧氣侵入鈣鈦礦層，減少鈣鈦礦材料水解和氧化降解。
- 抑制高溫與光照老化：P25 能耐受 150℃高溫和強酸強堿環(huán)境，可增強鈣鈦礦器件的耐高溫性能。如華中科技大學團隊的相關研究中，經(jīng) TiO?（P25 同類型材料）修飾的鈣鈦礦器件，在 70℃連續(xù)光照 3265 小時后仍保持 95.5% 的初始效率，大幅緩解光熱耦合條件下的性能衰減。
- 適配多元場景，降低產業(yè)化難度
- 兼容柔性與大面積器件：P25 可制備成柔性薄膜，適配 PET 等柔性基底。用其制作的柔性鈣鈦礦電池，在彎折半徑 5mm 的條件下可耐受 10000 次彎折，效率保持率達 85%，適配光伏建筑一體化、車載光伏等柔性應用場景。同時在大面積器件制備中優(yōu)勢顯著，如 17.1cm2 的鈣鈦礦模塊使用相關 TiO?材料后，效率可達 21.4%，滿足規(guī)?；瘧玫男枨?。
- 制備工藝友好且成本可控：P25 易分散在常用有機溶劑中，可通過旋涂等低成本工藝制備薄膜，無需復雜設備。且相比鉑等貴金屬電子傳輸材料，其制備成本降低 50% 以上，原材料儲量豐富且無毒，既能適配實驗室小面積研發(fā)，也能融入規(guī)?；a線，推動鈣鈦礦器件的產業(yè)化落地。
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