Хотя большинство солнечных элементов изготовлено из кремния, такие элементы сложно производить, требуя вакуумных камер и температур выше 1000 ° C. Поэтому в последнее время исследовательские усилия были сосредоточены на новом типе солнечных элементов на основе металлогалогенных перовскитов. Решения на основе перовскита можно недорого распечатать для создания более эффективных и недорогих солнечных элементов.
В солнечных батареях перовскиты могут превращать свет в электричество, но они должны быть зажаты между отрицательным и положительным электродами. Однако один из этих электродов должен быть прозрачным, чтобы солнечный свет попадал на перовскиты.
Мало того, любые другие материалы, используемые для облегчения перетекания зарядов от перовскитов к электроду, также должны быть прозрачными. Ранее исследователи обнаружили, что тонкие слои оксида титана прозрачны и способны переносить электроны к электроду.
Теперь японская исследовательская группа из Университета Канадзавы провела более подробное исследование перовскитных солнечных элементов с использованием слоев переноса электронов из анатаза и брукита, которые представляют собой различные минеральные формы оксида титана. Они сравнили влияние использования либо чистого анатаза, либо брукита, либо комбинированных слоев (анатаз поверх брукита или брукит поверх анатаза). Исследование команды недавно было опубликовано в журнале ACS Nano Letters.
Слои анатаза изготавливались путем распыления растворов на стекло, покрытое прозрачным электродом, нагретым до 450 ° C. Между тем, исследователи использовали водорастворимые наночастицы брукита для создания слоев брукита, поскольку водорастворимые чернила более экологичны, чем обычные чернила.
Эти наночастицы давали плохие результаты в прошлом; однако команда предсказала, что комбинированные слои решат проблемы, с которыми ранее сталкивались при использовании наночастиц.
"Наслоив брукит поверх анатаза, мы смогли повысить эффективность солнечных элементов на 16%.82% ", – говорит соавтор исследования Коджи Томита.
Эти результаты открывают новый способ оптимизации перовскитных солнечных элементов, а именно за счет контролируемой укладки и манипулирования различными минеральными формами оксида титана.
«Использование различных минеральных фаз и комбинаций этих фаз позволяет лучше контролировать перенос электронов из слоя перовскита, а также предотвращает рекомбинацию зарядов на границе между материалом перовскита и слоем переноса электронов», – говорит первый автор М.Д. Шахидуззаман. «Вместе оба этих эффекта позволяют нам достичь более высокой эффективности солнечных элементов."
Понимание того, как создавать более эффективные перовскитные солнечные элементы, важно для разработки нового поколения недорогих солнечных элементов для печати, которые могут обеспечить доступную чистую энергию в будущем.