一个国际研究小组已经开发出一种钙钛矿型太阳能电池，它使用由铯-二氧化钛（Cs-TiO2）制成的特殊纳米管，具有很强的热稳定性和增强的电子注入。
科学家们使用纯度为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备，然后在掺杂Cs基溶液后用Cs纳米粒子包裹。然后将C2-TiO2纳米管在450℃退火。太阳能电池基于甲基铵三碘化铅（CH3NH3PbI3），这是一种具有高光致发光量子产率的钙钛矿。
研究人员制造了具有规则有序结构的纳米管，他们说这是在太阳能电池中实现高水平能量转换效率所必需的。这种效率与纳米管本身的长度成正比。
他们说：“如果纳米管的长度在1微米（μm）到20μm之间，那么入射光子到电流的转换效率（IPCE）就会增加，在20μm长度时达到80%，从而提高钙钛矿太阳能电池的效率。另外，20μm是电子传输和获得更高效率的合理距离。”
学者们说，他们用来制造纳米管的掺杂材料中的金属离子具有更好的接受电子的能力。
“掺杂金属可以很容易地捕获传导电子，从而减少电子-空穴对复合。”他们说。
他们使用紫外-可见光谱（UV-Vis）来比较他们的太阳能电池和一个类似的电池的性能，这个电池是用不掺Cs的TiO2纳米管设计的。通过热重分析（TGA）测试了两种器件的热性能。热评估表明，掺杂的纳米管在高达800℃的温度下具有优异的热稳定性。他们还发现，在150℃左右，它们的重量大约减少了1%。
分析表明，铯原子掺杂通过减少复合反应有效地促进了电子传输。研究人员表示，基于Cs-TiO2的钙钛矿型太阳能电池表现出优异的性能，导致短路电流跳变18.67%，比基准电池的功率转换效率提高22.28%。研究的主要作者H.M.AsifJaved告诉pv杂志说：“由于我们使用的铯的最佳浓度只有0.05M，所以掺杂过程可以以低成本进行。”
研究人员总结说：“太阳能电池参数的改善可以归因于该装置中光生载流子的提取能力增强。”
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太阳能电池的电子注入和热稳定性”一文中描述了这种电池。研究小组成员包括来自巴基斯坦费萨拉巴德农业大学和国立科技大学、中国西安交通大学和江苏大学以及沙特阿拉伯国王沙特大学的科学家。
