De noodzaak om zonne-energie efficiënt te oogsten voor een duurzamere toekomst wordt wereldwijd steeds meer geaccepteerd. Een nieuwe familie van zonnecellen op basis van perovskieten - materialen met een bepaalde kristalstructuur - concurreert nu met conventionele siliciummaterialen om aan de vraag op dit gebied te voldoen. Perovskiet-zonnecellen (PSC's) worden voortdurend geoptimaliseerd om hun commerciële potentieel te benutten, en een team onder leiding van onderzoekers van de Kanazawa University heeft nu een nieuwe en eenvoudige schuine elektrostatische inkjet (OEI) benadering gerapporteerd om een ​​titaniumoxide (TiO ₂ ) compacte laag op FTO-patroonsubstraten zonder de noodzaak van een vacuümomgeving als elektronentransportlaag (ETL) voor het verbeteren van de efficiëntie van PSC's. De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

De PSC's bestaan ​​uit een stapel van verschillende componentlagen die allemaal een specifieke rol hebben. de ETL, die vaak is samengesteld uit TiO ₂ , maakt het transport mogelijk van elektronen - die lading dragen - naar de elektroden, terwijl het transport van gaten wordt geblokkeerd - die kunnen recombineren met elektronen om hun stroming te voorkomen. Opzetten van een volledige TiO ₂ laag met de juiste dikte, die uniform en vrij van gebreken is, is daarom van cruciaal belang voor de productie van efficiënte zonnecellen.

Veel van de talrijke TiO ₂ tot op heden gerapporteerde depositietechnieken hebben bijbehorende beperkingen, zoals slechte dekking of reproduceerbaarheid, of ongeschikt zijn voor opschaling. Ze kunnen ook uitdagende voorbereidingsomstandigheden vereisen, zoals een vacuüm. De onderzoekers rapporteren een eenvoudige, goedkope OEI-methode die een compacte laag bereikt zonder dat een vacuüm nodig is.

"Onze techniek kan uniforme elektronentransportlagen produceren waarvan de dikte kan worden gevarieerd door de afzettingstijd te regelen." Studie hoofdauteur assistent-professor dr. Md. Shahiduzzaman legt uit. "Zonnecellen die met onze aanpak zijn gemaakt, hadden een energieconversie-efficiëntie tot 13,19%, die, gezien de andere voordelen van onze techniek, is veelbelovend voor opschaling en commercialisering."

De techniek is gebaseerd op de afzetting van positief geladen druppeltjes die worden aangetrokken door een negatief geladen oppervlak. Eerdere rapporten die dezelfde elektrostatische benadering gebruikten, behaalden een lagere efficiëntie van de energieconversie omdat de druppeltjes als gevolg van de zwaartekracht een stapel op het oppervlak vormden. Het introduceren van een schuine hoek in het proces - het spuiten van de TiO ₂ voorloper op 45° naar het oppervlak - elimineerde het effect van de zwaartekracht, wat leidt tot de afzetting van een meer uniforme laag.

"Een optimale ETL-depositiemethode moet een aantal eigenschappen bieden om te resulteren in een hoogrenderende zonnecel, " Dr. Shahiduzzaman legt uit. "Het vermogen om de laagdikte te controleren en een uniform, reproduceerbare laag tegen lage kosten, zonder dat er een vacuüm nodig is, biedt een uniek pakket aan voordelen dat tot op heden niet is gemeld. We hopen dat deze panden zullen leiden tot een effectieve en commercieel relevante opschaling die zal bijdragen aan het streven naar schonere energie wereldwijd."