研究人员将一层不同的矿物质形式的二氧化钛叠加在一起，从而将钙钛矿型太阳能电池的效率提高了六分之一。分层的二氧化钛层更好地能够将电子从电池中心传输到其电极。将来，这种新颖的方法可用于制造效率更高的钙钛矿型太阳能电池。
尽管大多数太阳能电池是由硅制成的，但是这种电池难以制造，需要真空室和高于1000°C的温度。因此，最近的研究工作集中在基于金属卤化物钙钛矿的新型太阳能电池上。钙钛矿溶液可以廉价地印刷以产生更有效，更便宜的太阳能电池。
在太阳能电池中，钙钛矿可以将光转化为电能-但它们必须夹在负极和正极之间。然而，这些电极之一必须是透明的，以允许太阳光到达钙钛矿。不仅如此，用于帮助电荷从钙钛矿流到电极的任何其他材料也必须是透明的。研究人员先前已经发现，氧化钛薄层既透明又能够将电子传输到电极。
现在，以金泽大学为中心的日本研究团队利用由锐钛矿和板钛矿制成的电子传输层对钙钛矿型太阳能电池进行了更详细的研究，这是钛矿的不同矿物形式。他们比较了使用纯锐钛矿或板钛矿或组合层(锐钛矿顶部的板钛矿或锐钛矿顶部的板钛矿)的影响。该小组的研究最近发表在ACS杂志Nano Letters上。
锐钛矿层是通过将溶液喷涂到涂有加热至450°C的透明电极的玻璃上而制成的。同时，研究人员使用水溶性板钛矿纳米颗粒形成板钛矿层，因为水溶性油墨比传统油墨更环保。过去，这些纳米粒子的收成不好。但是，该团队预测，组合层将解决使用纳米粒子时先前遇到的问题。
研究合著者富田浩二(Koji Tomita)说：“通过将板钛矿放在锐钛矿之上，我们能够将太阳能电池的效率提高多达16.82%。”
这些结果为优化钙钛矿型太阳能电池开辟了一条新途径，即通过控制堆放和操纵不同矿物形式的二氧化钛的方法。
第一作者Shahiduzzaman博士说：“使用不同的矿物相以及这些相的组合可以更好地控制钙钛矿层中电子的传输，还可以阻止电荷在钙钛矿材料与电子传输层之间的边界重新结合。” “总而言之，这两种效应都使我们能够实现更高的太阳能电池效率。”
了解如何创建更高效的钙钛矿太阳能电池对于开发新一代可打印的低成本太阳能电池至关重要，该太阳能电池将来可以提供可负担的清洁能源。
