倾斜的静电注入沉积二氧化钛薄膜可导致高效钙钛矿太阳能电池

 
有效收集太阳能以实现更可持续发展的未来的需求在全球范围内越来越被接受。现在，基于钙钛矿的新型太阳能电池(具有特定晶体结构的材料)正在与常规硅材料竞争，以满足该领域的需求。钙钛矿太阳能电池(PSC)不断得到优化，以发挥其商业潜力，由金泽大学研究人员领导的团队现已报告了一种新颖且简单的斜向静电喷墨(OEI)方法，可在其上沉积二氧化钛(TiO2)致密层。不需要真空环境的FTO图案基板即可用作电子传输层(ETL)，以提高PSC的效率。研究结果发表在《科学报告》上。
PSC包含一堆不同的组件层，这些组件层都有特定的作用。 ETL通常由TiO2组成，它使携带电荷的电子传输到电极，同时阻止空穴的传输，空穴可以与电子复合以阻止其流动。因此，建立具有正确厚度，均匀且无缺陷的完整TiO2层对于生产高效的太阳能电池至关重要。
迄今为止报道的许多TiO2沉积技术中的许多都有相关的局限性，例如覆盖率或重现性差，或者不适合放大生产。他们还可能需要具有挑战性的准备条件，例如真空。研究人员报告了一种简单，低成本的OEI方法，该方法无需真空即可获得紧凑的层。
“我们的技术可以产生均匀的电子传输层，其厚度可以通过控制沉积时间来改变。”研究主要作者助理教授Shahiduzzaman博士解释说。 “使用我们的方法制造的太阳能电池具有高达13.19%的功率转换效率，鉴于我们的技术的其他优势，这对于扩大规模和商业化非常有希望。”
斜向静电注入沉积TiO2薄膜可形成高效钙钛矿太阳能电池

 
(a)用SC-TiO2 CL，SP-TiO2 CL，OEI-TiO2 CL-60秒和OEI-TiO2 CL-30 + 30秒制成的PSC的RS J-V特性。 (b)用SC-TiO2 CL，SP-TiO2 CL和OEI-TiO2 CL-30 + 30秒制得的PSC的IPCE光谱。信用：金泽大学
该技术基于吸引到带负电表面的带正电液滴的沉积。先前使用相同静电方法的报道实现了较低的功率转换效率，因为液滴由于重力作用在表面形成了堆叠。在工艺中引入一个倾斜角(将TiO2前体以45°的角度喷射到表面)消除了重力的影响，从而导致了更均匀的层的沉积。
Shahiduzzaman博士解释说：“一种最佳的ETL沉积方法必须具有许多特性才能产生高效的太阳能电池。” “能够控制层厚度并以低成本实现均匀，可复制的层，而无需真空，这一能力提供了迄今尚未报道的独特优势。我们希望这些特性能够带来有效和与商业相关的扩大规模，将有助于推动全球范围内更清洁的能源。”