分层氧化钛的不同矿物形式 以获得更好的太阳能电池

研究人员将不同矿物形式的氧化钛层叠在一起，将钙钛矿型太阳能电池的效率提高了六分之一。层状氧化钛层能够更好地将电子从电池中心传输到其电极。这种新方法可用于制造更高效的钙钛矿型太阳能电池。

虽然大多数太阳能电池由硅制成，但这种电池难以制造，需要真空室并且温度高于1000℃。因此，最近研究工作集中于基于金属卤化物钙钛矿的新型太阳能电池。可以廉价地印刷钙钛矿溶液以产生更有效，更便宜的太阳能电池。

在太阳能电池中，钙钛矿可以将光转化为电能 - 但它们必须夹在负电极和正电极之间。然而，这些电极中的一个必须是透明的，以允许太阳光到达钙钛矿。不仅如此，用于帮助电荷从钙钛矿流到电极的任何其他材料也必须是透明的。研究人员之前发现，氧化钛薄层既透明又能将电子传输到电极。

现在，以金泽大学为中心的日本研究团队使用由锐钛矿和板钛矿制成的电子传输层对钙钛矿太阳能电池进行了更为详细的研究，这些电子传输层是不同的氧化钛矿物形式。他们比较了使用纯锐钛矿或板钛矿或组合层(锐钛矿顶部的锐钛矿或锐钛矿顶部的板钛矿)的影响。该团队的研究最近发表在ACS期刊Nano Letters上。

通过将溶液喷涂到涂有透明电极的玻璃上来制造锐钛矿层，所述透明电极被加热至450℃。同时，研究人员使用水溶性板钛矿纳米粒子来制造板钛矿层，因为水溶性油墨比传统油墨更环保。这些纳米粒子在过去已经取得了不好的结果; 然而，该团队预测，组合层将解决以前在使用纳米粒子时遇到的问题。

“通过在锐钛矿上层叠板钛矿，我们能够将太阳能电池效率提高多达16.82%，”研究合着者Koji Tomita说。

这些结果开辟了一种优化钙钛矿太阳能电池的新方法，即通过控制堆叠和操纵不同矿物形式的氧化钛。

“使用不同的矿物相和这些相的组合可以更好地控制钙钛矿层外的电子传输，并且还可以阻止电荷在钙钛矿材料和电子传输层之间的边界处重新组合，”第一作者Md.Shahiduzzaman说。“这些效应共同使我们能够实现更高的太阳能电池效率。”

了解如何制造更高效的钙钛矿太阳能电池对于开发新一代可印刷，低成本的太阳能电池非常重要，可以在未来提供价格合理的清洁能源。