Изготовленные из оксида олова, чернила создаются всего за один ключевой этап при относительно низкой температуре с использованием микроволновой технологии и без какой-либо необходимости в дальнейшей очистке. Затем он используется в солнечных элементах для селективной транспортировки электронов, что является решающим шагом в производстве электроэнергии.

Прототипы устройств, построенных с использованием этого метода, показали эффективность преобразования энергии в 18%, что является одним из лучших показателей эффективности для планарно структурированного перовскитового солнечного элемента, обработанного при низких температурах.

Чернила подходят для изготовления различных типов перовскитовых солнечных элементов, в том числе со стеклом, а также для печати на пластике, что может быть выполнено дешево при больших объемах. Этот метод, называемый нанесением покрытия от рулона к рулону, похож на способ печати газет.

В чернильном продукте средний размер каждой частицы можно регулировать таким образом, чтобы он оставался в пределах от пяти до 10 нанометров. Чтобы представить это в контексте, лист бумаги имеет толщину 100 000 нанометров, а ваши ногти растут на один нанометр каждую секунду.

Перовскитовые солнечные элементы уже конкурируют по эффективности со своими известными кремниевыми аналогами, а также они более гибкие и требуют меньше энергии для изготовления.

Проблемы с длительным сроком службы и некоторые препятствия в процессе производства до сих пор не позволяли этим захватывающим материалам вытеснить кремний.

Однако теперь исследователи из Центра передового опыта ARC в области экситонной науки, работающие с национальным научным агентством Австралии CSIRO, возможно, нашли ответ на некоторые из этих проблем с помощью своих чернил из наночастиц оксида олова.

Результаты работы, получившей финансирование от Австралийского агентства по возобновляемым источникам энергии (ARENA), были опубликованы в журнале Химия материалов и доступны здесь.

Главный научный сотрудник CSIRO доктор Дуджин Вак сказал: "Перовскитовые солнечные элементы могут быть изготовлены методом промышленной печати. Хотя этот процесс по своей сути является недорогим, стоимость каждого компонента по-прежнему имеет значение. Эта работа демонстрирует отличный способ внести свой вклад в производство перовскитных солнечных элементов со сверхнизкими затратами в будущем ".

Важно, что чернила из наночастиц можно изготавливать с помощью микроволн, поскольку прямые высокотемпературные методы обработки гибких подложек солнечных элементов приводят к деградации, ограничивая коммерческий потенциал перовскитных солнечных элементов, пригодных для печати.

Профессор Университета Монаш Яцек Ясеняк, старший автор статьи, сказал: "Использование микроволн для синтеза подходящих чернил из наночастиц обеспечивает важный шаг вперед в достижении высокоэффективных перовскитных солнечных элементов, которые можно воспроизводимо печатать, а также минимизировать затраты на изготовление".

Другие синтетические подходы к получению оксида олова требуют высокого давления, высоких температур кипения, а также могут потребовать многократных стадий обработки, что исключает их из конкуренции за экономически эффективное производство в промышленных и коммерческих масштабах.

Использование оксидов металлов вместо органических ингредиентов, на которые негативно воздействуют воздух и влага, также продлевает срок службы готовых перовскитовых солнечных элементов.

Оксид олова не только более долговечен, чем аналогичные органические ингредиенты, он также имеет широкую запрещенную зону и способствует эффективному переносу электронов, что делает его пригодным для различных типов солнечных элементов и других оптоэлектронных применений.