Anatasio TiO$_2$ :
- L'anatasio TiO$_2$ è la forma di TiO$_2$ più comunemente utilizzata nelle PSC grazie alla sua elevata mobilità elettronica e all'adeguato allineamento delle bande con i materiali di perovskite.
- Ha una struttura cristallina tetragonale e presenta eccellenti proprietà di trasporto di carica.
- Gli ETL Anatase TiO$_2$ possono facilitare l'estrazione e il trasporto efficienti degli elettroni dallo strato di perovskite, riducendo le perdite di ricombinazione di carica e migliorando l'efficienza complessiva di conversione di potenza (PCE) dei PSC.
- Tuttavia, l'anatasio TiO$_2$ è relativamente instabile in condizioni di lavorazione ad alta temperatura, il che può portare alla trasformazione di fase e al degrado dello strato di perovskite.
Rutile TiO$_2$ :
- Il rutilo TiO$_2$ ha una struttura cristallina tetragonale ed è più stabile dell'anatasio TiO$_2$ alle alte temperature.
- Presenta una mobilità elettronica inferiore rispetto all'anatasio TiO$_2$, ma ha una migliore stabilità termica e può resistere a temperature di lavorazione più elevate.
- Gli ETL rutilici TiO$_2$ possono fornire una migliore stabilità alle PSC, soprattutto in condizioni ambientali difficili o in funzionamento prolungato.
- Tuttavia, la minore mobilità degli elettroni del rutilo TiO$_2$ può comportare un trasporto di carica e un PCE leggermente ridotti rispetto all'anatasio TiO$_2$.
Brookite TiO$_2$ :
- Brookite TiO$_2$ ha una struttura cristallina ortorombica ed è meno comunemente usata nelle PSC a causa della sua minore mobilità elettronica e dell'allineamento delle bande meno favorevole con i materiali perovskitici.
- Tuttavia, la brookite TiO$_2$ ha proprietà uniche, come un elevato indice di rifrazione e una forte capacità di diffusione della luce, che possono migliorare l'assorbimento della luce nelle PSC.
- Incorporando la brookite TiO$_2$ nell'ETL o come strato aggiuntivo nelle PSC, è possibile migliorare la raccolta della luce e ridurre le perdite ottiche, portando a un PCE migliorato.
In sintesi, l'uso di diverse forme di ossido di titanio come ETL nelle PSC può influenzare le prestazioni e la stabilità del dispositivo. L'anatasio TiO$_2$ offre un'elevata mobilità degli elettroni e un efficiente trasporto di carica, mentre il rutilo TiO$_2$ fornisce una migliore stabilità termica. Brookite TiO$_2$ ha proprietà uniche di diffusione della luce che possono migliorare l'assorbimento della luce. La selezione del polimorfo TiO$_2$ appropriato dipende dalle proprietà desiderate e dai requisiti prestazionali del dispositivo PSC.
