Perovskite halvledarsolceller är en mycket spännande solcellsteknik som har liknande effektivitet som kisel men gjuten eller tryckt i tunna filmer via flytande bläck. En ny metod som använder ett enkelt pappersark för att deponera perovskitfilmerna utan någon dyr utrustning har utvecklats av ett team från Tor Vergata University och University of Zanjan. Tricket för att uppnå hög prestanda med denna anmärkningsvärt billiga metod är att blötlägga pappersapplikatorn i antilösningsmedel vilket nästan fördubblar effektiviteten jämfört med när den används torrt, och når 11 % på flexibla plastsubstrat. Jämfört med andra mjuka applikatorer har papper rätt porositet och jämnhet för avsättning av högkvalitativa perovskitfilmer.

Perovskite halvledarsolceller är en mycket spännande solcellsteknik eftersom de har liknande effektomvandlingseffektivitet som de som är baserade på konventionellt kisel men kan gjutas i tunna filmer via prekursorbläck vilket ger fördelar vid tillverkning. De flesta perovskitfilmer i laboratorier runt om i världen deponeras genom spinnbeläggning som garanterar hög kontroll av filmtjocklek och morfologi. Men det mesta av bläcket stöts ut under avsättningen och går till spillo. Det har gjorts försök att utveckla beläggningstekniker för avsättning över stora ytor. De mest effektiva solcellerna som tillverkas via spinnbeläggning involverar tillsats av droppar av antilösningsmedel (dvs en vätska med andra egenskaper än de som används i perovskitprekursorbläcken) under spinning vilket förbättrar den morfologiska kvaliteten hos perovskithalvledarfilmerna. Denna metod är emellertid mycket svår att implementera när man använder beläggningstekniker med stor yta, där den noggranna konstruktionen av torkningsprocesserna involverar värmare eller gasflöden för att kontrollera morfologin hos perovskitfilmen.

Ett internationellt team av forskare från Italien och Iran har publicerat en helt ny metod som använder ett enkelt pappersark för att deponera perovskitfilmerna utan spinnbeläggning eller andra tekniker med stora ytor såsom slitsmatrisbeläggning eller bladbeläggning. Resultaten av deras projekt har publicerats i iScience, den interdisciplinära tidskriften open access från Cell Press, som lyfter fram de recept som krävs för att uppnå effektiva solceller med denna metod.

"När jag gick med på CHOSE labs i Rom för min praktik, märkte jag helt plötsligt att när jag lämnade en bit rengöringspapper indränkt i lösningsmedel över en våt perovskitprekursorfilm, blev den brun och förvandlades till vad som såg ut som en ganska lovande perovskithalvledarfilm. Min handledare i Rom, prof. Brown, föreslog att jag utvecklade en beläggningsmetod baserad på denna upptäckt under min tid där" beskrev Nazila Zarabinia, första författare till verket. "Vi arbetade med att prova olika mjuka applikatorer:den som fungerade bäst var papper som hade de mest fördelaktiga egenskaperna för porositet och jämnhet", tillade hon. Den högsta effektiviteten för en flexibel cell tillverkad med denna deponering via anti-lösningsmedelsdränkt applikatormetod (kallad DASSA) var 11 %. Forskarna anser att detta är en tillfredsställande effektivitet, särskilt för flexibla solceller på PET-substrat av plast, och att använda en helt manuell procedur. Motsvarande effektivitet som uppnåddes med spinnbeläggningsanordningar med antilösningsmedelsmetoden var 14,9 % så det finns utrymme för ytterligare förbättringar. I manuskriptet föreslår författarna en automatiserad procedur för ytterligare framtida optimering.

"Vi tror att den här enkla metoden kommer att tilltala alla de labb som etablerar en linje inom perovskitforskning som inte har kunnat (för pengar eller tid) köpa dyr deponeringsutrustning (lite som manuell bladbeläggning av titanoxidfilmer som användes i stor utsträckning för att komma in på fältet under färgsensibiliserade solcellers dagar) eftersom det möjliggör avsättningen av perovskitfilmen otroligt billigt. Det kan också vara av särskilt intresse för grupper som utvecklar automatiserade trycktekniker genom att applicera antilösningsmedlet, inte på perovskitfilmen som vanligt, men på applikatorn istället. Dessutom kommer det att vara intressant att sträva efter att utvidga denna metod även till transportskikten för tillverkning av fulla celler", kommenterade Thomas M. Brown, motsvarande författare till verket.

Forskarna visar att blötläggning av papperet som används som applikator i ett antilösningsmedel ökar energiomvandlingseffektiviteten för solceller med 82 % jämfört med solcellerna där appliceringen av perovskitfilmen utfördes med ett ark torrt papper.