قام علماء من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة وجامعة غرونوبل ألب في فرنسا بدمج تقنية طلاء الفتحة مع التبريد بالغاز وتسخين الركيزة لتصنيع خلية شمسية من البيروفسكايت بمساحة نشطة تزيد عن 0.09 سم2 وكفاءة تحويل الطاقة بنسبة 18٪.
يتم استخدام التبريد بالغاز بشكل أساسي فيما يتعلق بالتصلب في أفران التفريغ وطلاء الفتحة هو عملية مستخدمة بالفعل في العديد من الصناعات. يتم دفع الحبر عبر فتحة ضيقة أثناء تحركه عبر ركيزة لتشكيل فيلم مستمر. يتم تطبيق تسخين الركيزة بشكل شائع في عملية ترسيب الليزر النبضي (PLD).
تم استخدام هذه التقنيات ، التي وصفها الباحثون باسم "إستراتيجية التبلور التآزري" ، لتغليف فيلم بيروفسكايت خالٍ من الميثيلامونيوم بسماكة حوالي 500 نانومتر فوق أكسيد القصدير المشبع بالفلور (FTO) ركيزة 10 × 10 سم2 بدون استخدام مذيبات أو إضافات.
تم تحضير حبر سلف البيروفسكايت في صندوق قفازات مليء بالنيتروجين عن طريق الخلط يوديد الرصاص (الثاني) (PBI2) يوديد فورماميدينيوم (FAI), بروميد الرصاص (الثاني) (ص2)، و يوديد السيزيوم (CSI).
وقال العلماء: "تم حفظ المحلول عند درجة حرارة 40 درجة مئوية مع التحريك طوال الليل، ثم نقله إلى نظام الأنابيب ذات الفتحات في اليوم التالي". "بالنسبة للبيروفسكايت وحدة تصنيع، ص2 تم إجراء الكتابة باستخدام CO2 الليزر مع الطاقة المعدلة لإزالة البيروفسكايت و طبقة نقل الحفرةق ودليل P3 تم تنفيذ الخطوة عن طريق إخفاء شريط Kapton ".
تحتوي الخلية على تخطيط "ni-p" وتتكون من امتداد أكسيد القصدير المشبع بالفلور (FTO) الركيزة ، أ تين (IV) أكسيد (SnO2) طبقة ، طبقة من البيروفسكايت ، طبقة من الذهب (Au). كما أن لديها طبقة مانعة للفتحات سبيرو- أوميتاد ، والتي تستخدم عادة كمواد نقل ثقوب للخلايا الشمسية الصبغية الصلبة وأجهزة البيروفسكايت.
أظهرت أفضل الخلايا الشمسية المطلية بالفتحة أداءً كفاءة بنسبة 18.03٪ ، وهي خلية شمسية مفتوحة-الدارة الكهربائية جهد 1024 مللي فولت ، وعامل تعبئة 78.6٪ ، وكثافة تيار ماس كهربائى 22.4 مللي أمبير سم-2.
وقال الأكاديميون: "تم تقييم إمكانية استنساخ أداء الجهاز من خلال تصنيع 30 جهازًا من نفس الركيزة" ، مضيفين أن متوسط كفاءتهم كان 16.35٪.
وصفوا الخلية وعملية الإنتاج ذات الصلة في "البيروفسكايت الخالي من الميثيل الأمونيوم المغلف بالفتحة شمسي خلايا بكفاءة 18٪ "، والذي تم نشره مؤخرًا في مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية.
"يوفر هذا العمل نظرة ثاقبة على نافذة المعالجة لطلاء البيروفسكايت الهِلالة ويمهد الطريق نحو معالجة واسعة النطاق للبيروفسكايت الخالي من MA.