一個國際研究小組已經開發出一種鈣鈦礦型太陽能電池，它使用由銫-二氧化鈦（Cs-TiO2）制成的特殊納米管，具有很強的熱穩定性和增強的電子注入。

科學家們使用純度為99.4%，厚度為1毫米，長度為50毫米的鈦板。該電池采用兩步電化學陽極氧化工藝制備，然后在摻雜Cs基溶液后用Cs納米粒子包裹。然后將C2-TiO2納米管在450℃退火。太陽能電池基于甲基銨三碘化鉛（CH3NH3PbI3），這是一種具有高光致發光量子產率的鈣鈦礦。

研究人員制造了具有規則有序結構的納米管，他們說這是在太陽能電池中實現高水平能量轉換效率所必需的。這種效率與納米管本身的長度成正比。

他們說：“如果納米管的長度在1微米（μm）到20μm之間，那么入射光子到電流的轉換效率（IPCE）就會增加，在20μm長度時達到80%，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的效率。另外，20μm是電子傳輸和獲得更高效率的合理距離。”

學者們說，他們用來制造納米管的摻雜材料中的金屬離子具有更好的接受電子的能力。

“摻雜金屬可以很容易地捕獲傳導電子，從而減少電子-空穴對復合。”他們說。

他們使用紫外-可見光譜（UV-Vis）來比較他們的太陽能電池和一個類似的電池的性能，這個電池是用不摻Cs的TiO2納米管設計的。通過熱重分析（TGA）測試了兩種器件的熱性能。熱評估表明，摻雜的納米管在高達800℃的溫度下具有優異的熱穩定性。他們還發現，在150℃左右，它們的重量大約減少了1%。

分析表明，銫原子摻雜通過減少復合反應有效地促進了電子傳輸。研究人員表示，基于Cs-TiO2的鈣鈦礦型太陽能電池表現出優異的性能，導致短路電流跳變18.67%，比基準電池的功率轉換效率提高22.28%。研究的主要作者H.M.AsifJaved告訴pv雜志說：“由于我們使用的銫的最佳濃度只有0.05M，所以摻雜過程可以以低成本進行。”

研究人員總結說：“太陽能電池參數的改善可以歸因于該裝置中光生載流子的提取能力增強。”

他們在最近發表在《表面與界面》上的“用Cs納米粒子包裹TiO2納米管以增強鈣鈦礦太陽能電池的電子注入和熱穩定性”一文中描述了這種電池。研究小組成員包括來自巴基斯坦費薩拉巴德農業大學和國立科技大學、中國西安交通大學和江蘇大學以及沙特阿拉伯國王沙特大學的科學家。