Illustrazione schematica di (a) la configurazione OEI utilizzata per modellare il TiO 2 CL su substrati di vetro FTO e (b) la struttura del dispositivo di OEI-TiO 2 PSC a base di CL. Credito:Università di Kanazawa
La necessità di raccogliere in modo efficiente l'energia solare per un futuro più sostenibile sta diventando sempre più accettata in tutto il mondo. Una nuova famiglia di celle solari a base di perovskiti, materiali con una particolare struttura cristallina, è ora in competizione con i materiali convenzionali in silicio per soddisfare la domanda in quest'area. Le celle solari perovskite (PSC) vengono continuamente ottimizzate per soddisfare il loro potenziale commerciale, e un team guidato da ricercatori dell'Università di Kanazawa ha ora segnalato un nuovo e semplice approccio a getto d'inchiostro elettrostatico obliquo (OEI) per depositare un ossido di titanio (TiO 2 ) strato compatto su substrati modello FTO senza la necessità di un ambiente sotto vuoto come strato di trasporto di elettroni (ETL) per migliorare l'efficienza dei PSC. I risultati sono pubblicati in Rapporti scientifici .
I PSC comprendono una pila di diversi strati di componenti che hanno tutti un ruolo specifico. L'ETL, che è spesso composto da TiO 2 , consente il trasporto di elettroni, che trasportano carica, agli elettrodi, bloccando il trasporto di lacune, che possono ricombinarsi con gli elettroni per impedirne il flusso. Stabilire un TiO . completo 2 strato con lo spessore corretto, che è uniforme e privo di difetti, è quindi fondamentale per la produzione di celle solari efficienti.
Molti dei numerosi TiO 2 le tecniche di deposizione finora riportate hanno limitazioni associate, come scarsa copertura o riproducibilità, o essere inadatto per lo scale-up. Possono anche richiedere condizioni di preparazione difficili come il vuoto. I ricercatori riferiscono un semplice, metodo OEI a basso costo che raggiunge uno strato compatto senza richiedere il vuoto.
"La nostra tecnica può produrre strati di trasporto di elettroni uniformi il cui spessore può essere variato controllando il tempo di deposizione". Spiega l'assistente professore Dr. Md. Shahiduzzaman, autore principale dello studio. "Le celle solari realizzate con il nostro approccio hanno avuto efficienze di conversione dell'energia fino al 13,19%, quale, visti gli altri vantaggi della nostra tecnica, è molto promettente per lo scale-up e la commercializzazione."
(a) Caratteristiche RS J-V dei PSC realizzati con SC-TiO 2 CL, SP-TiO 2 CL, OEI-TiO 2 CL-60 sec, e OEI-TiO 2 CL-30+30 sec. (b) Spettri IPCE di PSC realizzati con SC-TiO 2 CL, SP-TiO 2 CL, e OEI-TiO 2 CL-30+30 sec. Credito:Università di Kanazawa
La tecnica si basa sulla deposizione di goccioline caricate positivamente che vengono attratte da una superficie caricata negativamente. Rapporti precedenti che utilizzavano lo stesso approccio elettrostatico hanno ottenuto efficienze di conversione della potenza inferiori perché le goccioline formavano una pila sulla superficie a causa della gravità. Introdurre un angolo obliquo nel processo:spruzzare il TiO 2 precursore a 45° rispetto alla superficie - eliminato l'effetto della gravità, portando alla deposizione di uno strato più uniforme.
"Un metodo di deposizione ETL ottimale deve offrire una serie di proprietà per ottenere una cella solare ad alta efficienza, " Il Dr. Shahiduzzaman spiega. "La capacità di controllare lo spessore dello strato e ottenere un'uniformità, strato riproducibile a basso costo, senza bisogno di vuoto, fornisce un pacchetto unico di vantaggi che non è stato segnalato fino ad oggi. Ci auguriamo che queste proprietà portino a un aumento di scala efficace e commercialmente rilevante che contribuirà alla spinta verso un'energia più pulita in tutto il mondo".
