Ett enkelt och mångsidigt nanopartikelbläck kan hjälpa nästa generations perovskitsolceller att skrivas ut i stor skala och bli den dominerande kraften inom kommersiella solceller.

Tillverkat av tennoxid, är bläcket skapat med bara ett nyckelsteg vid relativt låg temperatur med hjälp av mikrovågsteknik, och utan behov av ytterligare rening. Det används sedan i solceller för att hjälpa till att selektivt transportera elektroner, ett avgörande steg för att generera elektricitet.

Prototypenheter byggda med den här metoden har registrerat effektomvandlingseffektivitet på 18 %, vilket är bland de bästa effektiviteterna för en planstrukturerad perovskitsolcell som bearbetas vid låga temperaturer.

Bläcket lämpar sig för att göra olika typer av perovskitsolceller, bland annat med glas och för att trycka på plast, vilket kan göras billigt vid höga volymer. Denna teknik, som kallas roll-to-roll-beläggning, liknar det sätt på vilket tidningar trycks.

Inom bläckprodukten kan medelstorleken för varje partikel kontrolleras så att den förblir mellan bara fem och 10 nanometer. För att sätta det i ett sammanhang är ett pappersark 100 000 nanometer tjockt, och dina naglar växer en nanometer varje sekund.

Perovskite solceller konkurrerar redan med effektiviteten hos sina etablerade kiselmotsvarigheter, och de är också mer flexibla och kräver mindre energi att tillverka.

Problem med långvarig hållbarhet och vissa hinder i tillverkningsprocessen har hittills hindrat dessa spännande material från att gå om kisel.

Men nu kan forskare från ARC Center of Excellence in Exciton Science, som arbetar med Australiens nationella vetenskapsbyrå CSIRO, ha hittat ett svar på några av dessa utmaningar med deras nanopartikelbläck av tennoxid.

Resultaten av arbetet, som fick finansiering från Australian Renewable Energy Agency (ARENA), har publicerats i tidskriften Chemistry of Materials .

CSIRO:s främsta forskare Dr. Doojin Vak säger att "perovskitsolceller kan tillverkas genom industriell tryckning. Även om processen är till låg kostnad, räknas fortfarande kostnaden för varje komponent. Detta arbete visar ett utmärkt sätt att bidra till ultralåg -kostnadstillverkning av perovskitsolceller i framtiden."

Det är viktigt att nanopartikelbläcket kan tillverkas med mikrovågor, eftersom direkta högtemperaturbearbetningsmetoder för flexibla solcellssubstrat orsakar nedbrytning, vilket begränsar den kommersiella potentialen för utskrivbara perovskitsolceller.

Monash Universitys professor Jacek Jasieniak, senior författare på tidningen, säger att "användningen av mikrovågor för att syntetisera lämpliga nanopartikelbläck ger ett stort steg framåt mot att uppnå högeffektiva perovskitsolceller som kan skrivas ut reproducerbart samtidigt som tillverkningskostnaderna minimeras."

Andra syntetiska tillvägagångssätt för tennoxid kräver högt tryck, höga kokpunkter och kan också behöva flera bearbetningssteg, vilket utesluter dem från strid för kostnadseffektiv tillverkning i industriell och kommersiell skala.

Att använda metalloxider snarare än organiska ingredienser, som påverkas negativt av luft och fukt, förlänger också livslängden för de slutliga perovskitsolcellsenheterna.

Tennoxid är inte bara mer hållbart än jämförbara organiska ingredienser, den har också ett brett bandgap och uppmuntrar till effektiv elektrontransport, egenskaper som gör den lämplig för olika typer av solceller och andra optoelektroniska applikationer. + Utforska vidare

En omprövning av byggstenarna för solpaneler kan hjälpa massproduktionen