Titanoxid (TiO$_2$) är ett mångsidigt material som har studerats brett för sina potentiella tillämpningar i perovskitsolceller (PSC). Olika former av TiO$_2$, såsom anatas, rutil och brookit, har utforskats som elektrontransportlager (ETL) i PSCs på grund av deras höga elektronrörlighet, breda bandgap och stabilitet. Valet av TiO$_2$ polymorf kan avsevärt påverka prestandan och stabiliteten hos PSC:er. Så här påverkar användningen av olika former av titanoxid perovskites solcellsprestanda:

Anatase TiO$_2$ :

- Anatas TiO$_2$ är den vanligaste formen av TiO$_2$ i PSCs på grund av dess höga elektronrörlighet och lämpliga bandinriktning med perovskitmaterial.

- Den har en tetragonal kristallstruktur och uppvisar utmärkta laddningstransportegenskaper.

- Anatase TiO$_2$ ETL:er kan underlätta effektiv elektronextraktion och transport från perovskitskiktet, minska laddningsrekombinationsförluster och förbättra den totala effektomvandlingseffektiviteten (PCE) för PSC:er.

- Emellertid är anatas TiO$_2$ relativt instabilt under högtemperaturbehandlingsförhållanden, vilket kan leda till fasomvandling och nedbrytning av perovskitskiktet.

Rutil TiO$_2$ :

- Rutil TiO$_2$ har en tetragonal kristallstruktur och är mer stabil än anatas TiO$_2$ vid höga temperaturer.

- Den uppvisar lägre elektronrörlighet jämfört med anatas TiO$_2$, men den har bättre termisk stabilitet och tål högre bearbetningstemperaturer.

- Rutil TiO$_2$ ETL:er kan ge förbättrad stabilitet till PSC:er, särskilt under tuffa miljöförhållanden eller långvarig drift.

- Den lägre elektronrörligheten hos rutil TiO$_2$ kan dock resultera i något minskad laddningstransport och PCE jämfört med anatas TiO$_2$.

Brookite TiO$_2$ :

- Brookite TiO$_2$ har en ortorombisk kristallstruktur och används mindre vanligt i PSC:er på grund av dess lägre elektronrörlighet och mindre gynnsamma bandinriktning med perovskitmaterial.

- Dock har brookite TiO$_2$ unika egenskaper, såsom ett högt brytningsindex och stark ljusspridningsförmåga, vilket kan förbättra ljusabsorptionen i PSC.

- Genom att införliva brookite TiO$_2$ i ETL eller som ett extra lager i PSC:er är det möjligt att förbättra ljusskörden och minska optiska förluster, vilket leder till förbättrad PCE.

Sammanfattningsvis kan användningen av olika former av titanoxid som ETL i PSC:er påverka enhetens prestanda och stabilitet. Anatase TiO$_2$ erbjuder hög elektronrörlighet och effektiv laddningstransport, medan rutil TiO$_2$ ger bättre termisk stabilitet. Brookite TiO$_2$ har unika ljusspridningsegenskaper som kan förbättra ljusabsorptionen. Valet av lämplig TiO$_2$ polymorf beror på de önskade egenskaperna och prestandakraven för PSC-enheten.