研究人員將不同礦物形式的氧化鈦層疊在一起，使鈣鈦礦型太陽能電池的效率提高了六分之一。層狀氧化鈦層能夠更好地將電子從電池中心傳輸?shù)狡潆姌O。這種新方法可用于制造更高效的鈣鈦礦型太陽能電池。

雖然大多數(shù)太陽能電池由硅制成，但這種電池難以制造，需要真空室并且溫度高于1000℃。因此，最近研究工作集中于基于金屬鹵化物鈣鈦礦的新型太陽能電池。可以廉價(jià)地印刷鈣鈦礦溶液以產(chǎn)生更有效，更便宜的太陽能電池。

在太陽能電池中，鈣鈦礦可以將光轉(zhuǎn)化為電能-但它們必須夾在負(fù)電極和正電極之間。然而，這些電極中的一個(gè)必須是透明的，以允許太陽光到達(dá)鈣鈦礦。不僅如此，用于幫助電荷從鈣鈦礦流到電極的任何其他材料也必須是透明的。研究人員之前發(fā)現(xiàn)，氧化鈦薄層既透明又能將電子傳輸?shù)诫姌O。

現(xiàn)在，以金澤大學(xué)為中心的日本研究團(tuán)隊(duì)使用由銳鈦礦和板鈦礦制成的電子傳輸層對(duì)鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行了更為詳細(xì)的研究，這些電子傳輸層是不同的氧化鈦礦物形式。他們比較了使用純銳鈦礦或板鈦礦或組合層(銳鈦礦頂部的銳鈦礦或銳鈦礦頂部的板鈦礦)的影響。該團(tuán)隊(duì)的研究最近發(fā)表在ACS期刊NanoLetters上。

通過將溶液噴涂到涂有透明電極的玻璃上來制造銳鈦礦層，所述透明電極被加熱至450℃。同時(shí)，研究人員使用水溶性板鈦礦納米粒子來制造板鈦礦層，因?yàn)樗苄杂湍葌鹘y(tǒng)油墨更環(huán)保。這些納米粒子在過去已經(jīng)取得了不好的結(jié)果;然而，該團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，組合層將解決以前在使用納米粒子時(shí)遇到的問題。

“通過在銳鈦礦上層疊板鈦礦，我們能夠?qū)⑻柲茈姵匦侍岣叨噙_(dá)16.82%，”研究合著者KojiTomita說。

這些結(jié)果開辟了一種優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池的新方法，即通過控制堆疊和操縱不同礦物形式的氧化鈦。

“使用不同的礦物相和這些相的組合可以更好地控制鈣鈦礦層外的電子傳輸，并且還可以阻止電荷在鈣鈦礦材料和電子傳輸層之間的邊界處重新組合，”第一作者M(jìn)d.Shahiduzzaman說。“這些效應(yīng)共同使我們能夠?qū)崿F(xiàn)更高的太陽能電池效率。”

了解如何制造更高效的鈣鈦礦太陽能電池對(duì)于開發(fā)新一代可印刷，低成本的太陽能電池非常重要，可以在未來提供價(jià)格合理的清潔能源。