斜向靜電注入沉積的氧化鈦薄膜可導致高效鈣鈦礦太陽能電池

有效收集太陽能以實現更可持續發展的未來的需求在全球范圍內越來越被接受。現在，基于鈣鈦礦的新型太陽能電池(具有特定晶體結構的材料)正在與常規硅材料競爭，以滿足該領域的需求。鈣鈦礦太陽能電池(PSC)不斷得到優化，以發揮其商業潛力，由金澤大學研究人員領導的研究小組現已報告了一種新穎且簡單的斜向靜電噴墨(OEI)方法來沉積二氧化鈦(TiO 2)致密層不需要真空環境就可以在FTO圖案基板上使用電子傳輸層(ETL)來增強PSC的效率。研究結果發表在《科學報告》上。

PSC包含一堆不同的組件層，所有這些組件層都有特定的作用。通常由TiO 2組成的ETL能夠將載有電荷的電子傳輸到電極，同時阻止空穴的傳輸，空穴可以與電子復合以阻止其流動。因此，建立具有正確厚度且均勻且無缺陷的完整TiO 2層對于生產高效的太陽能電池至關重要。

迄今為止報道的許多TiO 2 沉積技術中的許多都有相關的局限性，例如覆蓋率或重現性差，或者不適合放大生產。他們還可能需要具有挑戰性的準備條件，例如真空。研究人員報告了一種簡單，低成本的OEI方法，該方法無需真空即可實現緊湊的層。

“我們的技術可以產生均勻的電子傳輸層，其厚度可以通過控制沉積時間來改變。” 研究主要作者助理教授Shahiduzzaman博士解釋說。“使用我們的方法制造的太陽能電池具有高達13.19%的功率轉換效率，鑒于我們的技術的其他優勢，這對于擴大規模和商業化非常有希望。”

該技術基于吸引到帶負電表面的帶正電液滴的沉積。以前使用相同靜電方法的報告實現了較低的功率轉換效率，因為液滴由于重力作用在表面形成了堆疊。在該過程中引入一個傾斜角度(將TiO 2前驅體以45°的角度噴涂到表面)消除了重力的影響，從而導致了更均勻的層的沉積。

Shahiduzzaman博士解釋說：“一種最佳的ETL沉積方法必須具有許多特性才能產生高效的太陽能電池。” “能夠控制層厚度并以低成本實現均勻，可復制的層，而無需真空，這一能力提供了迄今尚未報道的獨特優勢。我們希望這些特性能夠帶來有效和與商業相關的擴大規模，將有助于推動全球范圍內更清潔的能源。”