10–100 nm TiO2로 설계된 메조 다공성 구조의 전자 전송 재료로 사용된 탄소 기반 다공성 다층 전극 페로브스카이트 태양 전지

완전 인쇄 가능한 탄소 기반 다공성 다층 전극 페로브스카이트 태양전지(MPLE-PSCs)는 제작이 용이하며 우수한 내구성을 가지고 있다. 이 연구에서는 MPLE-PSCs에서 전자 전송층으로 사용되는 메조 다공성 TiO2층의 다공성을 TiO2 나노입자의 입자 직경을 14 nm에서 98 nm로 변경하여 조절하였다. 또한, 흡수된 광자-전류 변환 효율, 가시광선 반사 분광법, 기공 크기 분포, X선 회절, 필드 방출 주사 전자 현미경, 그리고 MPLE-PSCs의 광전기적 매개변수 결과에 대해 논의하였다. 더 작은 나노입자를 가진 다공성 TiO2층은 더 높은 광흡수율을 보였지만, TiO2 다공성층에서 생성되는 페로브스카이트 결정의 빈 공간이 많을수록 입자 크기가 작아지는(<18 nm) 것으로 나타났다. 26 nm 이상의 입자를 가진 다공성 TiO2층은 페로브스카이트 결정으로 잘 채워져, 26 nm 이상의 TiO2 입자에 대해 더 높은 광전기 용량을 나타내었다. 그 결과, 단락 전류 밀도(JSC)는 43 nm TiO2 입자를 사용하여 최대값을 보였으며, 평균 전력 변환 효율(PCE)은 10.56 ± 1.42%였다. 더욱이, PCE는 26 nm TiO2 나노입자를 사용하여 최대 12.20%의 값을 보였다.