一个国际研究小组通过使用由二氧化铯钛(Cs-TiO2)制成的特殊纳米管，开发了具有强大热稳定性和增强电子注入能力的钙钛矿型太阳能电池。
科学家使用纯度为99.4%，厚度为1毫米，长度为50毫米的钛板。该电池采用两步电化学阳极氧化工艺制造，然后在掺入基于Cs的溶液后用Cs纳米粒子封装。然后将C2-TiO2纳米管在450°C退火。太阳能电池基于甲基碘化三碘化铅(CH3NH3PbI3)，该钙钛矿具有高的光致发光量子产率。
研究人员制造出具有规则有序结构的纳米管，他们说这对于在太阳能电池中实现高水平的功率转换效率是必要的。该效率与纳米管本身的长度成比例。
“如果纳米管的长度在1微米(μm)到20μm之间，则入射光子-电流转换效率(IPCE)会增加，并在20μm的长度处达到80%，从而导致钙钛矿太阳能电池的效率提高他们说，并补充说20μm是电子传播并实现更高效率的合理距离。
学者们说，他们用来生产纳米管的掺杂材料的金属离子具有更好的接受电子的能力。
他们说：“掺杂的金属可以很容易地捕获导电电子，从而减少电子-空穴对的复合。”
他们使用紫外可见光谱(UV-Vis)来比较他们的太阳能电池与类似的用TiO2纳米管设计的无Cs掺杂的太阳能电池的性能。通过热重分析(TGA)测量了这两种器件的热性能。热评估表明，掺杂的纳米管在高达800 C的温度下具有出色的热稳定性。他们还发现，在约150 C的温度下，它们损失了约1%的重量。
分析表明，铯原子掺杂通过减少重组反应有效地促进了电子传输。研究人员说，基于Cs-TiO2的钙钛矿太阳能电池表现出卓越的性能，与参考电池相比，短路电流跃升了18.67%，功率转换效率提高了22.28%。研究合著者阿西夫·贾维德(Asif Javed)告诉《光伏杂志》：“掺杂工艺可以低成本进行，因为我们使用的铯的最佳浓度仅为0.05M。”
研究人员总结说：“太阳能电池参数的改善可以归因于设备中光生电荷载流子的提取得到增强。”
他们在最近发表在《表面与界面》上的“用Cs纳米粒子包裹TiO2纳米管以增强钙钛矿型太阳能电池的电子注入和热稳定性”中描述了这种电池。该研究小组的成员来自巴基斯坦农业大学费萨拉巴德分校和国立科技大学，中国西安交通大学和江苏大学以及沙特阿拉伯沙特国王大学的科学家。
