鈣钛礦因其作爲太陽能電(diàn)池的潛在材料特性引起了人們的極大(dà)興趣，但要使它們廣泛應用于實際，研究人員(yuán)必須開(kāi)發處理它們的高效制造流程。泰國科學家設計了一(yī)種噴塗方法，将精密的鈣钛礦層塗在基質上，從而制造出穩定、高性能的光伏結構。
鈣钛礦有許多化學公式，通常有兩個不同的陽離(lí)子和三個陰離(lí)子。來自瑪希隆大(dà)學材料科學與創新學院的科學團隊将他們的研究重點放(fàng)在混合鹵化物(wù)鈣钛礦上，其中(zhōng)包括一(yī)些溴原子或碘原子的結合作爲陰離(lí)子。這種半導體(tǐ)化合物(wù)的顔色從棕色到橙色不等，對光有一(yī)定的透明度。
在幾百納米的尺度上，半導體(tǐ)的形狀和分(fēn)層決定了器件的功能。研究人員(yuán)表示，在三層或三層以上使用不同類型的鈣钛礦制造吸光劑，可以實現許多以前無法實現的複雜(zá)設計。
由于鈣钛礦可以制成液體(tǐ)溶液進行加工(gōng)，噴霧沉積似乎是一(yī)種較好的制造方法，但該技術難以預測和控制。以前，科學家隻能通過讓底層快速接觸一(yī)些化學物(wù)質，才能将第二層鈣钛礦層覆蓋在基底層之上。這些過程會導緻表面鈍化——上層的水滴會部分(fēn)重新溶解先前幹燥的下(xià)層。研究人員(yuán)表示之前的科學家無法精确控制覆蓋層的厚度及其對下(xià)層的影響。
圖片來源：瑪希隆大(dà)學
研究人員(yuán)稱他們的技術爲“序貫噴霧沉積”。他們用兩個噴嘴在45度角将鈣钛礦溶液噴灑到加熱到100℃的基片上，同時将實驗空間的空氣濕度保持在45％到50％的相對濕度——以讓鈣钛礦層更穩定。
有些鹵化物(wù)鈣钛礦——每個分(fēn)子含有三個碘原子——具有較好的電(diàn)學性能，但相對于穩定性較差。研究團隊首先确定了這種類型，然後在400 nm厚的下(xià)一(yī)層幹燥後，噴塗一(yī)層90 nm厚的蓋層。雖然研究人員(yuán)表示他們隻制作了兩層，但他們說通過精确控制每一(yī)層的厚度和沉積速率，可以将更多的層堆積起來。
研究人員(yuán)表示這項新技術不僅爲鈣钛礦太陽能電(diàn)池開(kāi)辟了新途徑，而且還爲鈣钛礦電(diàn)子器件的整個光譜，如鈣钛礦LED、光電(diàn)探測器、激光器等開(kāi)辟了新途徑。