पेरोव्स्किटिक फोटोवोल्टिक सेल

पेरोव्स्कीच कोशिकाएं एक विशेष प्रकार की फोटोवोल्टिक कोशिकाएं होती हैं जो भौतिक संरचना पेरोव्स्कीका के साथ अवशोषक सामग्री के रूप में उपयोग करती हैं, या उसी प्रकार क्रिस्टलीय सेल कैटियो 3 है। 200 9 से शुरू होने वाली इन कोशिकाओं पर, तीव्र शोध गतिविधि को केंद्रित किया गया है, संभावित उच्च दक्षता, कम उत्पादन लागत और प्रसंस्करण में आसानी, विशेषताओं जो इसे औद्योगिक दृष्टि से संभावित रूप से बहुत आकर्षक बनाती हैं।

कुछ सालों में उन्होंने कार्बनिक कोशिकाओं और संकर सामग्रियों की तुलना में बेहतर परिणाम प्राप्त किए हैं, अधिकतम उपज प्राप्त करने, 2017 में 22.7% तक पहुंच गए हैं। निश्चित रूप से ये डेटा पेरोव्स्काइट कोशिकाओं को सौर प्रौद्योगिकी बनाती है जिसने हाल के वर्षों में सबसे बड़ा विकास चिन्हित किया है।

हालांकि, बड़े पैमाने पर उत्पादन में संक्रमण अभी तक संभव नहीं हुआ है क्योंकि पेरोव्स्किटिक सौर कोशिकाएं गिरावट की समस्याएं पेश करती हैं, यहां तक ​​कि उपयोग के पहले 500 घंटों में प्रारंभिक दक्षता का 80% भी खोना। इसके अलावा, लीड की उपस्थिति और बहुत व्यापक परत बनाने की कठिनाई जैसी अन्य समस्याएं भी हैं।

इतिहास
फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में पेरोव्स्किटिक संरचना सामग्री का पहला उपयोग 200 9 की तारीख है, जब मियासाका एट अल। ग्रेट्ज़ेल सेल में एक पेरोव्स्काइट हाइब्रिड को ऑर्गो-मेटल हाइडिड्स पर आधारित किया जाता है, जो इसे टीओओ 2 की मेसोपोरस परत पर डाई के रूप में उपयोग करता है। इस सेल के साथ, 3.8% की उपज (पावर कनवर्ज़न दक्षता या पीसीई) हासिल की गई थी। हालांकि, सेल में मौजूद रेडॉक्स समाधान के कारण, पेरोव्स्किटिक कोटिंग केवल कुछ ही मिनटों के लिए स्थिर बनी रही और अंत में गिरावट आई।

शोध में स्टेलेमेट की अवधि के बाद, पार्क एट अल। 2011 में उन्होंने 6.5% पीसीई प्राप्त करने वाली इस तकनीक में सुधार किया लेकिन यह उस वर्ष विषय पर प्रकाशित एकमात्र लेख बना रहा। केवल एक साल बाद, हेनरी जेम्स सनीथ और माइक ली ने एक सेल बनाया जिसने पिछले वास्तुकला में मौजूद रेडॉक्स समाधान को प्रतिस्थापित किया, जिसमें एक स्पिरो-ओमेटाड पॉलिमर की एक ठोस परत थी जो पीसीई तक पहुंचकर छेद (एचटीएम) के कंडक्टर के रूप में काम करता था। 10%

इसके बाद, 2013 में, दोनों मेसोपोरस और ऑक्साइड-आधारित प्रौद्योगिकियों ने महत्वपूर्ण रूप से विकसित किया, विभिन्न जमा विधियों पर कार्य किया और 12-15% की क्षमता प्राप्त की।

दिसंबर 2015 में 2017 में दक्षता रिकॉर्ड 21% तक 22.7% तक पहुंच गया।

सबसे अधिक इस्तेमाल किया perovskites की विशेषताएं
वास्तविक पेरोव्स्काइट 1839 में पहली बार पाए गए खनिज पहाड़ों पर कैल्शियम ऑक्साइड और टाइटेनियम – CaTiO 3 से बना एक खनिज है जो रूसी खनिज विज्ञानी लेव पेरोव्स्की से अपना नाम लेता है। यह नाम बाद में उन सभी यौगिकों के समानार्थी बन गया है जिनके पास खनिज की एक ही क्रिस्टलोग्राफिक संरचना है: एबीएक्स 3 जहां ए घन के केंद्र में परमाणु या आणविक केशन है, बी घन के शीर्ष पर स्थित केशन और एक्स छोटे परमाणु हैं घन के चेहरे पर नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया और जो घन के प्रत्येक चरम पर बी में ऑक्टोथेड्रल संरचनाओं को लिखता है। चुने गए परमाणुओं या अणुओं के प्रकार के आधार पर, सुपरकंडक्टिविटी, फोटोल्यूमिनेसेन्स जैसे विशिष्ट और बहुत ही रोचक विशेषताओं के साथ सामग्री प्राप्त करना संभव है, जो कई क्षेत्रों में उनके उपयोग की अनुमति देते हैं।

पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के मामले में सबसे महत्वपूर्ण और रोचक परिणाम हाइब्रिड कार्बनिक-अकार्बनिक संरचनाओं के साथ प्राप्त किए गए थे जिनमें: ए मिथाइल-अमोनियम का कार्बनिक cation है, बी एक अकार्बनिक कैशन आम तौर पर लीड (+2), टिन या जर्मेनियम है, जबकि एक्स हाइडिड आयन (क्लोराइड, आयोडाइड, ब्रोमाइड) है।

सहनशीलता कारक टी पेरोव्स्काइट की संरचना में निर्धारक है और परमाणु / आणविक प्रजातियों की किरणों पर निर्भर करता है। सूत्र द्वारा दिया गया है:

जहां आर _ए , आर _बी और आर _एक्स संबंधित आयनों की त्रिज्या हैं। अधिकतम समरूपता के साथ एक आदर्श घन संरचना प्राप्त करने के लिए, τ का मान 1 के बहुत करीब होना चाहिए; इसके लिए सम्मान किया जाना चाहिए, आयन ए आयन बी से बड़ा होना चाहिए

चूंकि सौर कोशिकाओं में उपयोग किए जाने वाले हिस्सों पर आधारित पेरोव्स्कीट्स में, साइट बी आमतौर पर पीबी या एसएन पर कब्जा कर लिया जाता है जो पहले से ही काफी बड़े परमाणु हैं, क्यूबिक क्रिस्टलीय संरचना की स्थिरता की गारंटी के लिए एक बड़ा अणु पाया गया है, जैसे मेथिल-अमोनियम । 0,8 9 और 1 के बीच टी के मान के साथ एक घन संरचना होती है जबकि कम मान कम सममित टेट्रैगोनल या ऑर्थोरोम्बिक संरचना का कारण बनते हैं। Halides के साथ perovskites के विशिष्ट टी मूल्य 0.81 और 1.11 के बीच हैं। इन संरचनाओं में octahedral कारक एम = आर _बी / आर_एक्स 0.44 और 0.90 के बीच है।

सबसे अधिक अध्ययन किए जाने वाले पेरोव्स्किटिक यौगिकों ने सर्वोत्तम परिणामों को प्राप्त करने की अनुमति दी है लीड और मिथाइल-अमोनियम का त्रि-हाइडिड  , जिसे एमएपीएक्स ₃ भी कहा जाता है), 1.5 और 2.3 ईवी के बीच एक आदर्श बैंड अंतर द्वारा विशेषता, ऊर्जा दक्षता के उच्च मूल्य प्रदान करने में सक्षम है। लीड की विषाक्तता ने टिन (सीएच ₃ एनएच ₃ एसएनआई ₃ ) जैसे अन्य आयनों के आधार पर पेरोव्स्काइट्स का अध्ययन किया, जिसमें 1.3 ईवी का संभावित बैंड अंतर होता है लेकिन ऑक्सीकरण के कारण इलेक्ट्रॉनिक संरचना में बदलाव के कारण कम दक्षता मूल्य होते हैं Sn ⁺² से Sn ⁺⁴ तक टिन आयन। उसी समय, पेरोव्स्काइट्स का अध्ययन किया गया जिसमें कार्बनिक केशन, मिथाइल अमोनियम को इसकी स्थिरता बढ़ाने के लिए बड़े फॉर्मैमिडिनियम के साथ प्रतिस्थापित किया गया था। ब्रोमाइड या आयोडाइड जैसी विभिन्न आयनिक प्रजातियों की सह-उपस्थिति के साथ भी यौगिकों का अध्ययन किया जा रहा है और अनुप्रयोगों की अच्छी विशेषताओं और संभावनाओं पर प्रकाश डाला गया है।

ऑपरेटिंग तंत्र
फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के रूप में, यहां तक ​​कि पेरोव्स्काइट कोशिकाओं का संचालन अनिवार्य रूप से विद्युत विकिरण ऊर्जा के विद्युत ऊर्जा में प्रत्यक्ष रूपांतरण की ओर जाता है। चूंकि वर्तमान में विभिन्न आर्किटेक्चर के साथ पेरोव्स्काइट कोशिकाओं का विकास कर रहे हैं, और तंत्र के कुछ पहलुओं के बारे में अभी भी बहस है जिसके द्वारा वे काम करते हैं , हम इस कार्य पर केवल अपने कामकाज के सामान्य पहलुओं को चित्रित करने पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

विशेष रूप से, आकृति में हम एक पेरोव्स्किटिक सेल के वर्तमान-वोल्टेज विशेषता वक्र को देख सकते हैं  , मेरिट के कुछ आंकड़ों के साथ जो इस प्रकार के कोशिकाओं के लिए विशिष्ट मूल्यों का अच्छी तरह से प्रतिनिधित्व करते हैं ।
किसी भी प्रकार के फोटोवोल्टिक सेल के भीतर विद्युत चुम्बकीय विकिरण से विद्युतीय प्रवाह की पीढ़ी को स्कीमेटिक रूप से तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: फोटॉन अवशोषण, शुल्कों का पृथक्करण और बाद के परिवहन।नीचे हम पेरोव्स्काइट कोशिकाओं के विशेष मामले के लिए तीन चरणों में से प्रत्येक की विशेषताओं का वर्णन करेंगे।

अवशोषण
अर्धचालक और इन्सुलेट सामग्री में, जो फर्मि स्तर पर एक बैंड अंतर पेश करते हैं, उस बैंड अंतराल से अधिक ऊर्जा वाले आने वाले फोटॉन को अवशोषित किया जा सकता है, वैलेंस बैंड (अलग-अलग स्तर के सिस्टम के लिए होमो ऑर्बिटल) से एक इलेक्ट्रॉन को खाली कर दिया जा सकता है, खाली , चालन (पृथक स्तर प्रणाली के लिए LUMO कक्षाएं)। ये इलेक्ट्रॉन, वैलेंस बैंड में छोड़े गए इलेक्ट्रॉनिक अंतराल के साथ, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं (फोटोवोल्टिक प्रभाव) में उत्पन्न विद्युतीय प्रवाह में योगदान देते हैं।

पेरोव्स्काइट्स से संबंधित एक पहला महत्वपूर्ण डाटाम, और क्लासिक सिलिकॉन मॉड्यूल से उन्हें अलग करता है, प्रत्यक्ष बैंड अंतर (कम से कम सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले एमएपीबीआई 3 के लिए) की उपस्थिति है जो उच्च अवशोषण गुणांक की गारंटी देता है और इसलिए पहले से ही अच्छे प्रदर्शन अवशोषण की संभावना है सामग्री की पतली परतों के साथ (आमतौर पर पारंपरिक सिलिकॉन के लिए सैकड़ों माइक्रोन की तुलना में कुछ सौ एनएम) ।

अब, सौर स्पेक्ट्रम दिया गया है, यह पाया जाता है कि, एकल अवशोषक सामग्री वाले कोशिकाओं के लिए, बैंड अंतराल का एक आयाम उत्पादित शक्ति को अधिकतम करने के लिए आदर्श है (वास्तव में अवशोषक आवृत्तियों की मात्रा, और इसलिए वर्तमान, विपरीत आनुपातिक है बैंड अंतराल आयाम, जबकि सेल के आउटपुट पर उपलब्ध अधिकतम वोल्टेज बैंडगैप आयाम के आनुपातिक है)। इस आदर्श आयाम की गणना लगभग 1.4 ईवी में की जाती है, जो सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पेरोव्स्काइट्स के 1.55 ईवी के बहुत करीब है:  । विशेष रूप से, बाद के लिए, शॉकली-क्विसर सीमा AM1.5 और 1000W / विकिरणित बिजली की स्थिति के लिए लगभग 31% दक्षता है ।

इस पहलू के बारे में, पेरोव्स्साइट्स की एक और ताकत, टंडेम कोशिकाओं के लिए भी दिलचस्प है, संरचना में उपयोग किए गए तत्वों को बदलकर बैंड अंतराल ऊर्जा को बदलने की संभावना है  या विभिन्न perovskitic सामग्री के ठोस समाधान, साथ ही दबाव और तापमान जैसे विभिन्न मानकों द्वारा उपयोग करके ।

शुल्कों का पृथक्करण
चालन बैंड में एक इलेक्ट्रॉन के एक फोटॉन द्वारा उत्साह उत्पन्न हो सकता है, मामले के आधार पर: दो स्वतंत्र शुल्क (चालन बैंड में एक इलेक्ट्रॉन और वैलेंस बैंड में एक अंतर), या एक उत्तेजना, या एक जुड़े इलेक्ट्रॉन- छेद प्रणाली। पहली स्थिति, सिलिकॉन की विशिष्टता सबसे कुशल है, क्योंकि यह लगभग मुफ्त शुल्क पैदा करती है, और यह वही है जो पेरोव्स्काइट कोशिकाओं में पाई जाती है। वास्तव में, सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पेरोव्स्किटिक सामग्रियों में वास्तव में बहुत कम इलेक्ट्रॉन-छेद प्रणालियों के लिए बाध्यकारी ऊर्जा होती है, जो अधिकतम 50 मेगावॉट के क्रम में होती हैं। इसलिए इन इलेक्ट्रॉन-छेद प्रणालियों को कमरे के तापमान पर लगभग मुक्त करने के लिए अनुमानित किया जाता है (भले ही बॉन्डिंग ऊर्जा पेरोव्स्किटिक अवशोषक की कमी आयाम के साथ बढ़ जाती है, फिर भी, इसने कम आकार वाले पेरोव्स्किटिक संरचनाओं वाले कोशिकाओं के विकास को रोका नहीं है।)।

शुल्क का परिवहन
एक परिवहन तंत्र के रूप में, एक मॉडल प्रस्तावित किया गया है जिसमें पेरोव्स्काइट पिन जंक्शन में एक आंतरिक परत की भूमिका निभाता है, जबकि एचटीएम और ईटीएम परतें (सेल आर्किटेक्चर देखें) क्रमशः अर्धचालक पी और एन (वैकल्पिक मॉडल प्रदान करते हैं) उदाहरण के लिए, एक पीपीएन जंक्शन)। इसी प्रकार पारंपरिक सिलिकॉन सेल में क्या होता है, इसलिए प्रभार निश्चित रूप से अलग-अलग विद्युत् क्षेत्रों की ओर आकर्षित होते हैं और जंक्शन में मौजूद अंतर्निहित इलेक्ट्रिक फ़ील्ड द्वारा आकर्षित होते हैं, इस प्रकार फोटोजनेरेटेड वर्तमान बनाते हैं।

इस प्रक्रिया को पेरोव्स्काइट्स के द्विपक्षीय कंडक्टर के उत्कृष्ट गुणों द्वारा सुविधा प्रदान की जाती है, जिनके पास इलेक्ट्रॉनों के लिए और छेद के लिए उच्च औसत मुक्त चलने वाले मूल्य होते हैं (साहित्य में मूल्य कम से कम 100 एनएम इंगित करते हैं  , और के लिए μm के ऊपर  ), इसलिए चार्ज वाहक के महत्वपूर्ण पुनर्मूल्यांकन के बिना कुछ सैकड़ों नैनोमीटरों के पेरोव्स्काइट्स की कोशिकाओं की मोटाई में उपयोग करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप सौर विकिरण के बेहतर अवशोषण होते हैं।

पेरोव्स्काइट्स के उत्कृष्ट प्रवाहकीय गुणों का आगे समर्थन करने के लिए, सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री के लिए दिखाए गए डीएफटी गणनाएं की गई हैं,  , बल्कि चार्ज वाहक दोनों के लिए कम प्रभावी द्रव्यमान (  तथा  , वह कहां है  इलेक्ट्रॉन का विश्राम द्रव्यमान है) ।

इस आधार पर हम जंक्शन के अंदर स्थिर स्थितियों में इलेक्ट्रॉनों और अंतराल की गतिशीलता के लिए समीकरण लिख सकते हैं: 


जहां एन (पी) इलेक्ट्रॉनों (छेद) की एकाग्रता है, डी और μ प्रसार और गतिशीलता गुणांक हैं, जी और आर फोटोजनेरेशन और पुनर्संरचना गुणांक स्थिति पर निर्भर मानते हैं। अंत में, ई विद्युत क्षेत्र है, जो भी स्थिति पर निर्भर है।

विशिष्ट अनुमान आर (x) = 0 (चार्ज के औसत पथ के संबंध में पतली अवशोषक परतों के लिए मान्य) सेट करने के लिए हैं, पिन जंक्शन के लिए आदर्श विद्युत क्षेत्र (वर्दी):  , वह कहां है अंतर्निहित संभावित अंतर है  क्षेत्र की मोटाई i। अंततः इसे रखा जा सकता है  लैम्बर्ट-बीयर कानून के अनुसार। इन अनुमानों से हम कोशिकाओं की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं के लिए विश्लेषणात्मक समाधानों पर पहुंच सकते हैं, समाधान जो कि वे जटिल हैं, इन घटकों की असली प्रवृत्ति को अच्छी तरह से प्रतिबिंबित करते हैं ।

सेल वास्तुकला
कार्बनिक-अकार्बनिक सेमीकंडक्टर सामग्री के आधार पर कोशिकाओं के आर्किटेक्चर, जिनमें पेरोव्स्काइट की पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना होती है (मुख्य रूप से  ), मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक धातु ऑक्साइड (आमतौर पर टीओओ ₂ ) की मेसोपोरस परत और प्लानर हेटरोज़ंक्शन वाले लोगों के आधार पर संरचना के साथ।

एक मेसोपोरस धातु ऑक्साइड संरचना के आधार पर पेरोव्स्किटिक कोशिकाएं
मियासाका एट अल के पहले काम में। हाइब्रिड पेरोविकिटाइट का पहला उपयोग विशेष रूप से रिपोर्ट किया गया है  , तरल चरण के साथ ग्रेटज़ेल सेल में एक डाई के रूप में, दृश्यमान स्पेक्ट्रम के लगभग पूर्ण कवरेज के साथ 3.81% की रूपांतरण दक्षता (पीसीई) तक पहुंच गया। आम तौर पर, इस आर्किटेक्चर में एक सैंडविच संरचना होती है, जिसमें एक तरल इलेक्ट्रोलाइट (मुख्य रूप से रेडॉक्स जोड़ी I – / I 3 -) पीटी में काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच होता है और डाई के साथ संवेदीकृत टीओओ 2 की एक मेसोपोरस परत द्वारा गठित एक एनोड सौर विकिरण अवशोषक की भूमिका।

थोड़ी देर बाद, पार्क एट अल। उसी प्रकार के सेल का निर्माण किया, इस अंतर के साथ कि उन्होंने टीआईओ 2 के 3.6 माइक्रोन की मेसोपोरस परत पर 2-3 एनएम की क्वांटम डॉट्स (क्यूडी) पेरोव्स्कीटी का इस्तेमाल किया, पीसीई को 6.54% लाने में सफल रहा लेकिन इसकी समस्या को हाइलाइट किया आर्किटेक्चर का प्रकार: इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति धीरे-धीरे पेरोव्स्काइट को भंग कर देती है जिससे दक्षता में तेजी से कमी आती है।

इस कारण से, ग्रेटज़ेल और पार्क एट अल। पूरी तरह से सेल आर्किटेक्चर बदल दिया, ठोस राज्य Grätzel सेल वास्तुकला में ले जाया गया। इस कॉन्फ़िगरेशन में, टीओओ 2 के पेयर के अंदर और मेसोपोरस परत और पेरोव्स्किटिक परत के ऊपर, उत्पन्न सामग्री छिद्रों (छेद परिवहन सामग्री, एचटीएम) को पकड़ने और परिवहन करने के लिए एक सामग्री को जोड़ा गया था, जो स्पिरो-मेओटाड नामक एक बहुलक था, जिसने पीसीई लाया 9.7% के करीब मूल्यों तक पहुंचने के लिए। तब उच्च पीसीई मूल्यों को फिर से उसी कॉन्फ़िगरेशन में प्राप्त किया गया था, जो स्पिरो-मीटैड को अन्य कार्बनिक यौगिकों जैसे पीटीएए (पॉली-ट्रायरेलाइमाइन) या पायरिन डेरिवेटिव्स के साथ बदलकर 15% की पीसीई तक पहुंच गया था।

इन आर्किटेक्चर, अब तक सचित्र, तथाकथित सौर कोशिकाओं का हिस्सा हैं जो “सक्रिय” मेसोपोरस परत के साथ हैं, इस अर्थ में कि मेसोपोरस ऑक्साइड परत सक्रिय रूप से इलेक्ट्रॉन-चंद्रमा जोड़ी को अलग करने में भाग लेती है।

इसी अवधि में, ली एट अल। मिश्रित हाइब्रिड पेरोव्स्काइट के साथ टीओओ 2 के बजाय अल 2 ओ 3 का इस्तेमाल किया जाता है  हमेशा स्पिरो-मेओटाड की एक परत के साथ 10.9% पीसीई तक पहुंचने और मेसो-संरचित सौर कोशिकाओं (एमएसएससी) कहा जाता है। इन्हें हमेशा मेसोपोरस परत के साथ सौर कोशिकाओं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, लेकिन इस बार परत को “निष्क्रिय” कहा जाता है क्योंकि यह केवल पेरोव्स्काइट के लिए एक समर्थन के रूप में कार्य करता है, जो इस मामले में केवल डाई के रूप में ही नहीं बल्कि कन्वेयर के रूप में भी काम करता है जेनरेट किए गए शुल्कों का। इस खोज में बहुत ही कम समय में कोशिकाओं को प्राप्त करने में सक्षम होने के बारे में जागरूकता हुई है, जिसमें मेसोपोरस संरचना नहीं थी, लेकिन इसके विपरीत, एक पेरोव्स्काइट फिल्म शामिल थी, जो प्लानर हेटरोज़ंक्शन कोशिकाओं (प्लानर हेटरोज़ंक्शन सौर कोशिकाओं पीएचजे) प्राप्त कर रही थी।

प्लानोस्कोटिक कोशिकाएं प्लानर eterojunctions के आधार पर
पहला प्रयास ली एट अल के काम से हमेशा किया जाता था, हालांकि जमा परत के कठिन होमोज़ाइजेशन के कारण 1.8% का बहुत कम पीसीई प्राप्त हुआ; केवल बाद में, वे हमेशा परत के गठन को अनुकूलित करके 11.4% के मूल्य तक पहुंचने में कामयाब रहे। पीएचजे सौर कोशिकाओं को परतों के पैकिंग के अनुसार दो श्रेणियों में बांटा गया है और निप्प संरचना और “उलटा” पिन संरचना है।

निप संरचना
आम तौर पर, इस प्रकार के सेल का आर्किटेक्चर पेरोव्स्काइट की एक सतत परत से बना होता है जो सीधे टीओओ 2 की कॉम्पैक्ट परत और एचटीएम की एक परत के संपर्क में होता है। पारंपरिक संरचनाओं (निप) में, ज्यादातर मामलों में सक्रिय मेसोपोरस परत वाले कोशिकाओं की संरचना विरासत में होती है: अनिवार्य रूप से, इलेक्ट्रॉन परिवहन फ़ंक्शन (इलेक्ट्रॉन परिवहन सामग्री ईटीएम) के लिए उपयोग की जाने वाली एन-प्रकार परत पारदर्शी सब्सट्रेट पर जमा की जाती है। और प्रवाहकीय जो इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। पेरोव्स्काइट परत, छेद को परिवहन के लिए परत (एचटीएम) और अंततः काउंटर-इलेक्ट्रोड टाइप-एन परत के ऊपर स्थित है। ईटीएम जैसी सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सामग्री टाइटेनियम ऑक्साइड (मुख्य रूप से उपयोग की जाती है), जिंक ऑक्साइड, या II-VI नैनोकणों (जैसे सीडीएसई); जबकि एचटीएम के बीच हम अन्य स्पिरो-मीओटाड को अन्य कार्बनिक अणुओं जैसे पी 3 एचटी या ओलिगोथियोपेन (डीआर 3 टीबीडीटीटी) के हाइड्रोफोबिक डेरिवेटिव के साथ पाते हैं।

पिन संरचना
पिन संरचनाओं को “उलटा” भी कहा जाता है क्योंकि उनके पास निप्स की तुलना में ऑर्डर उलट दिया जाता है और पहले 2013 में गुओ एट अल द्वारा विकसित किया गया था। पहला पिन एक पी-प्रकार डोपिंग वाले बहुलक के बीच एक पेरोव्स्काइट का उपयोग करता था। (पेडोट: पीएसएस) और एन-टाइप डोपिंग (पीसी 61 बीएम) के साथ फुलेरिन का व्युत्पन्न केवल इस मामले में प्रकाश पहले पी-डॉपड परत के माध्यम से गुजरता है जैसा कि पहले हुआ था। 5 हालांकि इस पहले सेल का पीसीई मेसोपोरस से छोटा था, यह काम काफी महत्व था क्योंकि यह टी <150 डिग्री सेल्सियस पर बनाया जाने वाला पहला सेल था। तब से, कई अलग-अलग आर्किटेक्चर विकसित हुए जो पीसीई लाए बहुत अधिक स्तर और वर्तमान में, इस प्रकार की कोशिकाएं सबसे अधिक आशाजनक हैं।
चूंकि पेरोव्स्काइट स्वयं एचटीएम के रूप में कार्य कर सकता है, आर्किटेक्चर को एगार से किसी भी एचटीएम के बिना भी विकसित किया गया है, जिसने 8% पीसीई हासिल किया है।

जमा प्रक्रियाओं
पेरोव्स्की बनाने के लिए कई तरीके हैं। इनमें से, मुख्य रूप से उपयोग किए जाने वाले लोग हैं:
– एक या दो-चरण रासायनिक समाधान से स्पिन कोटिंग
अनुक्रमिक प्रक्रिया
– डबल स्रोत वाष्प चरण जमावट
– वाष्प चरण द्वारा सहायक जमावट
विधियों के निम्नलिखित उपचार में पेरोव्स्कीटिक फिल्म एमएबीबीआई 3 (यानी  )

स्पिन कोटिंग: एक-चरण विधि के संबंध में, पर्वोस्काइट (पीबीआई और एमएआई) के अग्रदूतों को एक आम विलायक में भंग कर दिया जाता है जो ज्यादातर मामलों में डिमेथिलफॉर्ममाइड (डीएमएफ) या ब्यूटिलोरैक्टोन होता है। फिर प्राप्त समाधान सब्सट्रेट्स पर कताई द्वारा जमा किया जाता है। नमूना का घूर्णन बहुत तेज़ है और यह केन्द्रापसारक बल के लिए subrato धन्यवाद पर द्रव फैलाने की अनुमति देता है। प्रक्रिया के दौरान सॉल्वैंट्स की वाष्पीकरण के कारण फिल्म को पतला किया जा सकता है, जो अक्सर बहुत अस्थिर होते हैं। एक पर्याप्त फिल्म के गठन की गारंटी के लिए लगभग 40% के समाधान में द्रव्यमान का प्रतिशत आवश्यक है।

एक बार फिल्म जमा हो जाने के बाद, इसे एक हीटर (एनीलिंग चरण) के अंदर रखा जाता है जो पेरोव्स्काइट के गठन को पूरा करता है।

दो-चरण स्पिन कोटिंग प्रक्रिया के बजाय दो समाधानों के अलग-अलग समय में बयान शामिल है (उदाहरण के लिए पीबीआई / डीएमएफ और एमएआई / आइसोप्रोपॉल अल्कोहल (आईपीए))
सीरियल प्रक्रिया: शुरुआत में हम कताई के माध्यम से पीबीआई / डीएमएफ समाधान (पहला अग्रदूत) जमा करके आगे बढ़ते हैं; इसके बाद सब्सट्रेट एमएआई और आइसोप्रोपॉल अल्कोहल (एमएआई / आईपीए, दूसरा अग्रदूत) युक्त दूसरे समाधान में विसर्जित (डुबकी) है। और यह वह जगह है जहां पर साइट पर प्रतिक्रिया पेरोव्स्काइट के गठन के साथ होती है। प्रक्रिया को एक हीटर का उपयोग करके निष्कर्ष निकाला जाता है, जो पिछली विधि के विपरीत, अवशिष्ट विलायक के किसी भी निशान को समाप्त करने का एकमात्र उद्देश्य है।
यह विधि स्पिन कोटिंग के संबंध में रूपरेखा के बेहतर नियंत्रण की अनुमति देती है, इस प्रकार पेरोव्स्काइट की मोटाई में अधिक असमानता की घटना से परहेज करता है जिससे कोशिका की खराब कार्यप्रणाली होती है।

दोहरी स्रोत वाष्प जमावट: वर्तमान में यह सबसे महंगी विधि है लेकिन उल्लेखनीय भविष्य के विकास का वादा करता है।इस प्रक्रिया में हमारे सब्सट्रेट को एक मशीन में डालना शामिल है (उच्च वैक्यूम स्थितियों के तहत रखा जाता है) जो हमारी रुचि के दो अग्रदूतों (उदाहरण के लिए पीबीआई 2 और एमएआई) के वाष्पों का निर्माण करेगा और फिर उन्हें सब्सट्रेट के खिलाफ शूट करेगा। इस तरह से उन्हें बातचीत करने के लिए, प्रतिक्रिया और अंत में जमा करें। पिछले तरीकों की तुलना में, यह सब्सट्रेट पर फिल्म कवरेज की समानता के मामले में सबसे अच्छा है।

सहायक वाष्प चरण जमावट: यह विधि क्रमिक प्रक्रिया और वाष्प चरण सहायक जमाव को जोड़ती है। लीड हाइडिड स्पिन कोटिंग द्वारा जमा किया जाता है और फिर एमबीआई को पीबीआई पर 150 डिग्री सेल्सियस पर नाइट्रोजन वायुमंडल में कम से कम 2 घंटे के लिए वाष्पीकृत किया जाता है ताकि इसे सबकोस्केट में परिवर्तित किया जा सके।

वास्तव में डबल-स्रोत वाष्प जमावट (और सामान्य रूप से सभी वाष्प चरण जमा करने की प्रक्रियाओं के लिए) के लिए, फिल्म के महाद्वीपीय कवरेज समाधानों के माध्यम से संसाधित फिल्मों में पाए जाने से अधिक है।

समस्या का
विनिर्माण तकनीक की सादगी और प्रासंगिक गुणों का संयोजन, जैसे कि प्रत्यक्ष बैंड-गैप, उच्च अवशोषण गुणांक, एंबिपोलर चार्ज ट्रांसपोर्ट प्रॉपर्टी, ओपन सर्किट वोल्टेज के उच्च मूल्य और चार्ज गतिशीलता ने सामग्री बनाई है परंपरागत अर्धचालक की तुलना में एक अत्यधिक प्रतिस्पर्धी perovskitic संरचना। इसके बावजूद, ठोस औद्योगिकीकरण की अनुमति देने के लिए अभी भी कई कारक अनुकूलित किए जा रहे हैं: लंबी अवधि की स्थिरता, वैकल्पिक सामग्री की पसंद, सेल को पूरा करने के लिए अत्यधिक लागत, जैसे छेद के परत ट्रांसपोर्टरों की पसंद ( छेद परिवहन सामग्री, एचटीएम, आम तौर पर जैविक सामग्री) और शुल्कों के संग्रह के लिए विद्युत संपर्क (सोने, चांदी जैसे कीमती धातुओं)।

पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं (पीएससी) के लिए एक बड़ी चुनौती छोटी और लंबी अवधि की स्थिरता का पहलू है।पीएससी की अस्थिरता मुख्य रूप से पर्यावरणीय प्रभाव (आर्द्रता और ऑक्सीजन), थर्मल प्रभाव (आंतरिक स्थिरता), लागू वोल्टेज के तहत हीटिंग, फोटोग्राफिक प्रभाव (पराबैंगनी प्रकाश) और नाजुकता यांत्रिकी से संबंधित है।
किसी भी डिवाइस के संचालन में एक महत्वपूर्ण कारक यह है कि यह किसी भी प्रकार के encapsulation के उपयोग के बिना हवा में स्थिर है। यांग एट अल सूखी हवा में और नाइट्रोजन वायुमंडल में संग्रहीत उपकरणों की तुलना करता है और दिखाता है कि ओमोस (ऑर्गोमेटाल हालाइड) पेरोस्किटिक सामग्री का वायु अवक्रमण हुआ, इस प्रकार सुरक्षा की आवश्यकता पर प्रकाश डाला गया। हाल ही में, यह दिखाया गया है कि एक कार्बन नैनोट्यूब समग्र और एक निष्क्रिय पॉलिमर मैट्रिक्स के साथ पेरोव्स्काइट अवशोषक का encapsulation सफलतापूर्वक ऊंचे हवा पर नम हवा के संपर्क में आने वाली सामग्री के तत्काल गिरावट को रोकता है। कार्बन नैनोट्यूब, वास्तव में, सेल को पूर्ण सौर विकिरण की स्थिति में भी स्थिर बनाते हैं। हालांकि, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए दीर्घकालिक अध्ययन और पूर्ण encapsulation तकनीक का प्रदर्शन अभी तक नहीं किया गया है।
नमी के मामले में, यह पता चला है कि इसमें पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं पर सकारात्मक और नकारात्मक प्रभाव दोनों हैं। नियंत्रित नमी की स्थिति के तहत फिल्म निर्माण और अनाज के किनारे आंदोलन में विनिर्माण प्रक्रिया बड़े क्रिस्टल गठन और कम फिल्म पिनहोल्स की ओर ले जाती है। यह फिल्म पुनर्निर्माण पेरोव्स्काइट चरण के न्यूक्लियेशन और क्रिस्टलाइजेशन को तेज करता है। पानी की एक छोटी मात्रा चिकनी और घने perovskite फिल्मों बनाने में मदद करता है।

हालांकि, ओम-पीएससी के अपघटन के मुख्य कारणों में आर्द्रता बनी हुई है। Seok et al। एक नियंत्रित वातावरण में ओम-पीएससी के निर्माण की सिफारिश 1% से कम नमी के स्तर के साथ करें।

लंबी अवधि के संचालन के दौरान एक्सवी रोशनी एक्सपोजर के परिणामस्वरूप पीएससी प्रदर्शन को कम कर सकती है।उन उपकरणों की प्राप्ति में जिसमें टीओओ 2 की मेसोपोरस परत एक पेरोव्स्काइट अवशोषक के साथ संवेदनशील होती है, यूवी अस्थिरता ध्यान दिया जाता है। ऐसे सौर कोशिकाओं के डिवाइस के प्रदर्शन में मनाए गए गिरावट का कारण टीओओ 2 के अंदर फोटोजनेरेटेड छेद और टीओओ 2 की सतह पर ऑक्सीजन रेडिकल के बीच बातचीत से संबंधित है।सीएच 3 एनएच 3 पीबीआई 3 में कमरे के तापमान पर 0.5 डब्लू / (किमी) की माप वाली बेहद कम थर्मल चालकता, प्रकाश द्वारा जमा गर्मी के तेज़ी से प्रसार को रोक सकती है और सेल को थर्मल तनाव से प्रतिरोधी रख सकती है जो इसकी अवधि को कम कर सकती है। पेरोस्काइट फिल्म में पीबीआई 2 अवशेष ने प्रयोगात्मक रूप से उपकरणों की दीर्घकालिक स्थिरता पर नकारात्मक प्रभाव डालने का प्रदर्शन किया है। ऐसा माना जाता है कि कार्बनिक ट्रांसपोर्ट परत को धातु ऑक्साइड परत के साथ बदलकर स्थिरीकरण समस्या हल हो जाती है, जिससे सेल 60 दिनों के बाद 90% क्षमता बनाए रखता है।
पीएससी का क्षेत्र तेजी से विकास से गुजर रहा है और अधिकांश शोध प्रयास बेहतर क्षमता वाले उपकरणों को बनाने पर केंद्रित हैं। एक समान महत्वपूर्ण विषय जिस पर हम ध्यान केंद्रित करते हैं वह स्थिरता में सुधार है। अच्छे परिणाम पहले से ही हासिल किए जा चुके हैं, क्योंकि हम कुछ मिनटों से हजारों घंटे (2000 एच) में चले गए हैं। अलग-अलग परिचालन स्थितियों के तहत गिरावट तंत्र, संरचनाओं और चरण परिवर्तनों का ज्ञान सामग्री की भविष्यवाणी और डिवाइस के व्यवहार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।