یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی موفق به توسعه سل فتولتائیک پروسکیتی با استفاده از نانولوله‌های دی‌اکسید تیتانیوم دوپ شده با سزیم شده است. گفته می‌شود این ماده نسبت به سل‌های فاقد نانوذرات سزیم، جریان اتصال کوتاه و بازده تبدیل انرژی بهتری را ارائه می‌دهد. پژوهشگران این پروژه می‌گویند این سل‌های فتوولتائیک تا دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد از ثبات حرارتی بهینه برخوردار است.
طراحی سلول خورشیدی پروسکایتی کارا و مقاوم با نانولوله‌های Cs-TiO2
یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی با استفاده از نانولوله‌های ساخته شده از دی‌اکسید سزیم – تیتانیوم (Cs-TiO2) یک سلول خورشیدی پروسکیتی با پایداری حرارتی بالا و توانایی تزریق الکترون بهبود یافته ایجاد کرده است.
در این پروژه دانشمندان از ورق‌های تیتانیوم با خلوص ۹۹٫۴ درصد، ضخامت ۱ میلی‌متر و طول ۵۰ میلی‌متر استفاده کردند. این سلول فتوولتائیک با فرآیند آندایزیتگ الکتروشیمیایی دو مرحله‌ای ساخته شده و سپس با نانوذرات Cs کپسوله شده، پس از آن با یک محلول مبتنی بر Cs دوپ شده‌است. در ادامه، نانولوله‌های C2-TiO2 در دمای ۴۵۰ درجه سانتیگراد آنیلینگ شدند. این سلول خورشیدی بر پایه تری‌ایدید سرب متیل آمونیم (CH3NH3PbI3) است که یک پروسکایت با عملکرد کوانتومی فوتولومینسانس بالا است.
محققان این نانولوله‌ها را با ساختاری منظم ساخته‌اند که به گفته آن‌ها برای دستیابی به سطوح بالای بازده تبدیل انرژی در سلول خورشیدی ضروری است.
اگر طول نانولوله بین ۱ میکرومتر تا ۲۰ میکرومتر باشد، بازده تبدیل فوتون به جریان (IPCE) افزایش می‌یابد و در طول ۲۰ میکرومتر به ۸۰ درصد می‌رسد و در نتیجه کارایی خورشید پروسکیت افزایش می‌یابد. به گفته محققان، افزایش طول نانولوله‌ها در این سلول‌ها به ۲۰ میکرومتر مسافت مناسبی برای حرکت الکترون و دستیابی به بازده بالاتر ایجاد می‌کند.
یون‌های فلزی ماده ناپایدار مورد استفاده برای تولید نانولوله‌ها توانایی بهتری در پذیرش الکترون دارند. به اعتقاد پژوهشگران، فلز دوپ شده می‌تواند به راحتی الکترون‌های رسانا را به دام بی‌ا‌ندازد و این امر باعث می‌شود تا بتوان از ترکیب مجدد جفت حفره الکترون استفاده کرد.
آن‌ها از طیف‌سنجی مرئی فرابنفش (UV-Vis) برای مقایسه عملکرد سلول خورشیدی خود با استفاده از سلول مشابه طراحی شده با نانولوله‌های TiO2 بدون دوپینگ Cs استفاده کردند. عملکرد حرارتی دو دستگاه از طریق تجزیه و تحلیل گرمایش حرارتی (TGA) اندازه‌گیری شد. ارزیابی حرارتی نشان داد که نانولوله‌های دوپ شده دارای پایداری حرارتی عالی در دمای حداکثر ۸۰۰ درجه سانتیگراد هستند. آن‌ها همچنین دریافتند که تقریباً ۱ درصد از وزن خود را در دمای حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد از دست می‌دهند.
این تجزیه و تحلیل نشان داد که دوپینگ اتم سزیم با کاهش واکنش‌های نوترکیبی، انتقال الکترون را به‌طور موثر تسهیل می‌کند. محققان می‌گویند که سلول خورشیدی مبتنی بر پروسکیت Cs-TiO2 عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد، در نتیجه جهش ۱۸٫۶۷ درصدی جریان اتصال کوتاه و ۲۲٫۲۸ درصد افزایش در بازده تبدیل انرژی در این سلول‌ها دیده شده‌است. آصف جاوید نویسنده اصلی تحقیق می‌گوید: «فرایند دوپینگ را می‌توان با هزینه کم انجام داد، زیرا ما از غلظت بهینه شده سزیم ۰٫۰۵ M استفاده کردیم.»
