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さまざまな形態の使用が酸化チタンにどのように影響するかペロブスカイト太陽電池の性能

酸化チタン(TIO $ _2 $)は、ペロブスカイト太陽電池(PSC)での潜在的な用途のために広く研究されている多用途の材料です。アナターゼ、ルチル、ブルカイトなど、さまざまな形態のTIO $ _2 $は、電子移動度、ワイドバンドギャップ、安定性が高いため、PSCで電子輸送層(ETL)として調査されています。 TIO $ _2 $ POLYMORPHの選択は、PSCのパフォーマンスと安定性に大きく影響する可能性があります。さまざまな形態の酸化チタンの使用がペロブスカイトの太陽電池のパフォーマンスにどのように影響するかは次のとおりです。

アナターゼTIO $ _2 $

-Anatase Tio $ _2 $は、電子移動度が高く、ペロブスカイト材料との適切なバンドアライメントにより、PSCで最も一般的に使用されるTiO $ _2 $です。

- 四角い結晶構造を持ち、優れた電荷輸送特性を示します。

-Anatase TIO $ _2 $ ETLSは、Perovskite層からの効率的な電子抽出と輸送を促進し、電荷再結合損失を減らし、PSCの全体的な電力変換効率(PCE)を改善することができます。

- ただし、アナターゼTIO $ _2 $は、高温処理条件下で比較的不安定であり、ペロフスカイト層の位相変換と分解につながる可能性があります。

rutile tio $ _2 $

-Rutile Tio $ _2 $には、四角い結晶構造があり、高温でアナターゼTIO $ _2 $よりも安定しています。

- アナターゼTIO $ _2 $と比較して、より低い電子移動度を示しますが、熱安定性が向上し、より高い加工温度に耐えることができます。

-Rutile Tio $ _2 $ ETLSは、特に過酷な環境条件または長時間の操作の下で、PSCに安定性を改善できます。

- ただし、Rutile Tio $ _2 $の電子移動度の低下は、アナターゼTIO $ _2 $と比較して、電荷輸送とPCEがわずかに減少する可能性があります。

Brookite Tio $ _2 $

-Brookite Tio $ _2 $は矯正結晶構造を持ち、電子移動度が低く、ペロブスカイト材料との整合性が低いため、PSCであまり一般的には使用されていません。

- ただし、Brookite Tio $ _2 $には、高い屈折率や強い光散乱能力など、PSCの光吸収を高めることができます。

-Brookite Tio $ _2 $をETLに組み込むか、PSCの追加層として組み込むことにより、光の収穫を改善し、光学損失を減らし、PCEの強化につながる可能性があります。

要約すると、PSCのETLとしての異なる形態の酸化チタンを使用すると、デバイスの性能と安定性に影響を与える可能性があります。アナターゼTIO $ _2 $は高い電子移動度と効率的な電荷輸送を提供しますが、Rutile Tio $ _2 $はより良い熱安定性を提供します。 Brookite Tio $ _2 $には、光吸収を高めることができる独自の光散乱特性があります。適切なTIO $ _2 $ POLYMORPHの選択は、PSCデバイスの目的のプロパティとパフォーマンス要件に依存します。

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