Ilustração esquemática de (a) a configuração OEI usada para padronizar o TiO 2 CL em substratos de vidro FTO e (b) a estrutura do dispositivo de OEI-TiO 2 PSCs baseados em CL. Crédito:Kanazawa University
A necessidade de colher energia solar de forma eficiente para um futuro mais sustentável está se tornando cada vez mais aceita em todo o mundo. Uma nova família de células solares baseada em perovskitas - materiais com uma estrutura cristalina particular - está agora competindo com materiais convencionais de silício para satisfazer a demanda nesta área. As células solares de perovskita (PSCs) estão continuamente sendo otimizadas para cumprir seu potencial comercial, e uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Kanazawa relatou agora uma abordagem nova e simples de jato de tinta eletrostático oblíquo (OEI) para depositar um óxido de titânio (TiO 2 ) camada compacta em substratos de padrão FTO sem a necessidade de um ambiente de vácuo como uma camada de transporte de elétrons (ETL) para aumentar a eficiência de PSCs. Os resultados são publicados em Relatórios Científicos .
Os PSCs compreendem uma pilha de diferentes camadas de componentes, todas com uma função específica. O ETL, que geralmente é composto de TiO 2 , permite o transporte de elétrons - que carregam carga - para os eletrodos, enquanto bloqueia o transporte de buracos - que podem se recombinar com elétrons para impedir seu fluxo. Estabelecendo um TiO completo 2 camada com a espessura correta, que é uniforme e livre de falhas, é, portanto, fundamental para a produção de células solares eficientes.
Muitos dos numerosos TiO 2 técnicas de deposição relatadas até o momento têm limitações associadas, como cobertura ou reprodutibilidade insatisfatória, ou sendo inadequado para aumento de escala. Eles também podem exigir condições de preparação desafiadoras, como vácuo. Os pesquisadores relatam um simples, método OEI de baixo custo que alcança uma camada compacta sem a necessidade de vácuo.
"Nossa técnica pode produzir camadas uniformes de transporte de elétrons, cuja espessura pode ser variada controlando o tempo de deposição." O professor assistente do autor principal do estudo, Dr. Md. Shahiduzzaman, explica. "As células solares feitas usando nossa abordagem tiveram eficiências de conversão de energia de até 13,19%, que, dadas as outras vantagens de nossa técnica, é muito promissor para aumento de escala e comercialização. "
(a) Características RS J-V de PSCs feitos com SC-TiO 2 CL, SP- TiO 2 CL, OEI- TiO 2 CL-60 seg, e OEI- TiO 2 CL-30 + 30 seg. (b) Espectros IPCE de PSCs feitos com SC-TiO 2 CL, SP- TiO 2 CL, e OEI- TiO 2 CL-30 + 30 seg. Crédito:Kanazawa University
A técnica é baseada na deposição de gotículas carregadas positivamente que são atraídas para uma superfície carregada negativamente. Relatórios anteriores usando a mesma abordagem eletrostática alcançaram eficiências de conversão de energia mais baixas porque as gotas formaram uma pilha na superfície como resultado da gravidade. Introduzindo um ângulo oblíquo no processo - pulverizando o TiO 2 precursor a 45 ° da superfície - eliminou o efeito da gravidade, levando à deposição de uma camada mais uniforme.
"Um método de deposição de ETL ideal deve oferecer uma série de propriedades para resultar em uma célula solar de alta eficiência, "Dr. Shahiduzzaman explica." A capacidade de controlar a espessura da camada e obter um uniforme, camada reproduzível a baixo custo, sem a necessidade de vácuo, oferece um pacote exclusivo de vantagens que não foram relatadas até o momento. Esperamos que essas propriedades levem a um aumento de escala efetivo e comercialmente relevante que contribua para o impulso em direção a uma energia mais limpa em todo o mundo. "
