Perovskite solar cells: Recent development and perspectives

Keywords: solarne ćelije, perovskiti solar cells, perovskite

Efikasnost konverzije energije hibridnih organsko-neorganskih perovskitnih solarnih ćelija (PSC) dostigla je vrednost uporedivu sa komercijalno dostupnim silicijumskim solarnim ćelijama. Glavni izazovi za njihovu komercijalizaciju su nestabilnost i toksičnost. 

1. UVOD Sunce je čist, obnovljiv i isplativ izvor energije. Energija koju Zemlja u toku godine primi od Sunca je 120.000 TW, što je nekoliko hiljada puta veće od količine energije koja se na Zemlji potroši u istom periodu [1]. Tačnije, više solarne energije stigne do Zemlje u roku od sat vremena nego što se potroši tokom cele godine. Ubiranje manje od 0,02% ove energije, zadovoljilo bi trenutne potrebe čitave populacije. Međutim, ovaj ogromni potencijal se ne može iskoristiti kao takav. S obzirom da je solarna energija difuzna i isprekidana, potrebno je apsorbovati je i pretvoriti u druge oblike [2]. Veliki broj istraživanja je usmeren ka razvoju tehnologija za iskorišćavanje obnovljivih izvora energije. 
Solarne ćelije su uređaji za direktnu konverziju sunčeve svetlosti u električnu energiju, njihovom upotrebom mogli bi da se reše problemi energetske krize i globalnog zagrevanja. 

RAZVOJ SOLARNIH ĆELIJA

Edmund Becquerel je prvi, 1839. godine, uočio da se sunčeva energija može konvertovati u električnu. Willoughby Smith je 1873. god. otkrio fotoprovodljivost u selenu, a deceniju nakon toga Charles Fritts je predložio prvi dizajn fotonaponske ćelije baziran na selenu. Albert Einstein je 1905. god. objavio teoriju fotoelektričnog efekta koja objašnjava interakciju između svetlosti i metalne površine, za koju je nekoliko godina kasnije dobio Nobelovu nagradu. Jan Czo-chralski je 1918. god, razvijanjem tehnike za rast monokristalnog silicijuma, postavio temelje solarnih ćelija na bazi silicijuma. U laboratoriji Bell, u SAD, 1954. godine, napravljena je prva kristalna silicijumska solarna ćelija za koju je izmerena efikasnost od 4,5%. Od tada, naučnici su u konstantnoj potrazi za novim materijalima i odgovarajućom konstrukcijom uređaja kako bi se postigla što veća efikasnost uz što nižu cenu. Rezultat toga je druga generacija solarnih ćelija u koju spadaju GaAs, CdTe, InP i CIGs. Početkom 90-ih godina XX veka predstavljena je i treća generacija solarnih ćelija, tzv. solarne ćelije sa fotoosetljivim pigmentima a deceniju kasnije i organske solarne ćelije. Trenutno na tržištu dominiraju silicijumske solarne ćelije koje pokazuju izuzetnu stabilnost i visoku efikasnost (do 26,7%) [3]. Ipak, skup proces proizvodnje panela umanjuje popularnost silicijumskih solarnih ćelija [4] i podstiče istraživače da razviju novu fotonaponsku tehnologiju visoke efikasnosti i manjih troškova. 
Perovskitne solarne ćelije predstavljaju novi tip fotonaponske tehnologije i u protekloj deceniji su privukle veliku pažnju u naučnom svetu zahvaljujući velikoj postignutoj efikasnosti za kratko vreme i manjim troškovima proizvodnje u odnosu na druge vrste solarnih ćelija [5,6]. Iako dobro poznati dugi niz godina, perovskitni materijali su tek 2009. god. prvi put upotrebljeni u izradi solarnih ćelija [7,8]. 
U okviru istraživanja Miyasaka-e i saradnika, halogeni perovskiti sa olovom, CH3NH3PbI3 i CH3NH3PbBr3, su kao fotoosetljive boje nanošeni na TiO2 mezoporozni kolektor elektrona, pri čemu je postignuta efikasnost od 3,8% [7]. Međutim, zbog upotrebe tečnog korozivnog elektrolita ćelije su bile stabilne samo nekoliko minuta. Iste godine, primenom istog koncetpa, efikasnost je povećana na 6,5% [9]. TEHNIKA -NOVI MATERIJALI 31 (2022) 6 
Kako bi poboljšali performanse uređaja, Kim i saradnici su 2012. god. tečni elektrolit zamenili čvrstim materijalom za transport šupljina i postigli efikasnost od 9,3% [10]. U isto vreme, Lee i saradnici su razvili novu mezo-superstrukturnu solarnu ćeliju gde je kao noseći sloj za transport elektrona, umesto mezoporoznog TiO2, upotrebljen Al2O3, pri čemu je postignuta efikasnost od 10,2% [11]. Do danas su uloženi veliki napori da se optimizuje stuktura perovskitne solarne ćelije i čini se da je najbolji kandidat mezoskopskoplanarni model sa mezoporoznim TiO2/organsko-neorganskim perovskitnim kompozitnim slojem i ravnim hibridno organsko-neorganskim perovskitnim zatvaračkim slojem jer kombinuje osobine mezoskopskih i perovskitnih solarnih ćelija sa heterospojevima [12]. Najveća do sada postignuta efikasnost perovskitnih solarnih ćelija iznosi 25,2% [13]. 

PEROVSKITNE SOLARNE ĆELIJE

U najužem smislu, perovskit je mineral CaTiO3 koji je otkrio nemački mineralog Gustav Rose i nazvao po ruskom mineralogu Lev-u Perovski-ju [14]. U širem smislu, perovskitom se naziva bilo koji materijal koji ima kristalnu strukturu istu kao CaTiO3, opšte formule ABX3; gde je X jednovalentni anjon, a A i B su jednoi dvo-valentni katjoni, redom, različitih veličina (A je veći od B) (slika 1) [5,15,16]. Joni B i X formiraju BX6 oktaedar, sa B u centru i X u rogljevima. Povezivanjem BX6 oktaedara na mestu jona X dobija se trodimenzionalna struktura. Katjon A popunjava kubooktaedarske šupljine. Za gusto pakovanu strukturu, veličina katjona A bi trebalo da odgovara veličini kubooktaedarske šupljine [17]. 
Slika 1-Struktura perovskita opšte formule ABX3 [16] Ova klasa materijala ima veliki tehnološki značaj, naročito zbog fizičkih svojstava poput piroi piezoelektričnosti, dielektrične susceptibilnosti, linearnih i nelinearnih elektrooptičkih efekata [18]. U zavisnosti od toga koji se atomi ili molekuli nalaze u strukturi, perovskiti mogu imati niz značajnih svojstava, kao što su superprovodljivost [19], veoma velika magnetna otpornost [20], spin-zavisni transport [21] i katalitičke osobine [22]. Najefikasnije perovskitne solarne ćelije, sa efikasnošću preko 20%, sadrže hibridne organskoneorganske perovskitne materijale, ABX3, gde je A najčešće metilamonijum (MA + ), formamidinium (FA + ) ili njihova smeša, B je Pb 2+ , a X je Br -, I -ili njihova kombinacija [23]. Ovi materijali se najčešće koriste zbog pogodnog energetskog procepa (1,3-2,9 eV), koji se može podešavati dopiranjem različitim metalnim i halogenim jonima [24]. Najviše proučavan perovskit je MAPbI3. 
Tipična perovskitna solarna ćelija (PSC) se sastoji iz perovskitnog apsorpcionog sloja, sloja za transport elektrona (ETL), sloja za transport šupljina (HTL) i elektroda (slika 2) [25,26]. 
Slika 2 -Shema i SEM slika preseka PSC [25]. 
Osnovni princip rada PSC podrazumeva da prilikom osvetljavanja perovskitni sloj apsorbuje svetlost pri čemu se generišu nosioci naelektrisanja (elektroni i šupljine), koji se zatim ekstrahuju i transportuju u ETL i HTL, redom, i na kraju prikupljaju na odgovarajućim elektrodama [27]. Mogući neželjni procesi su rekombinacija fotogenerisanih nosilaca naelektrisanja i povratak elektrona i šupljina sa granice perovskit/ETL i perovskit/HTL u perovskitni sloj. Da bi se postigla velika efikasnost vreme rekombinacije treba da bude veće od vremena potrebnog za generisanje naelektrisanja, razdvajanje i ekstrakciju [28]. Struktura uređaja može da varira upotrebom pozitivnih (p) i negativnih (n) selektivnih kontaktnih materijala različite prirode, uz moguće umetanje tankog mezoporoznog nosača za pomoć pri formiranju filma ili ekstrakciji naelektrisanja [28]. Na osnovu ETL-a, struktura PSC može da bude: mezoskopska, planarna, obrnuta planarna i struktura bez ETL-a, slika 3 [29]. Zbog osobine perovskita da može da vrši transport obe vrste naelektrisanja, moguća je i planarna i obrnuta planarna struktura [28]. 
Slika 3 -Različite strukture PSC prema ETL-u [29]. 
U ranim fazama razvoja PSC, optimizacija strukture je imala ključnu ulogu, dok su novija istraživanja uglavnom usmerena na optimizaciju hemijskog sastava kako bi se postigle bolje performanse PSC [27]. 

Izazovi za razvoj i komercijalizaciju PSC

Osnovni nedostaci za komercijalizaciju PSC sa hibridnim organsko-neorganskim perovskitnim slojem su nedovoljna stabilnost i toksičnost [30]. Nestabilnost može biti izazvana prisustvom vlage, kiseonika i toplote, a uzrok je isparljiva priroda organskih komponenti. Na primer, MAPbI3 može lako da se razloži na PbI2 i MAI, a MAI se na visokim temperaturama može dalje razlagati na CH3NH2 i NH3, u zavisnosti od različitih faktora, poput uslova obrade, prirode supstrata i kontaktnih materijala [23]. Navedeni nedostaci mogu da se umanje kompozicionim podešavanjem perovskitnog sloja [31,32], umrežavanjem perovskitnog filma [33], upotrebom različitih materijala za transport naelektrisanja [34], ugljeničnim elektrodama [35], upotrebom UV-filtera [36], kao i zaptivanjem PSC [37]. Nedavno je pokazano da fluoropolimerna prevlaka sa obe strane ćelije povećava fotohemijsku otpornost i toleranciju na vlagu, pa solarne ćelije mogu održati 95% početne efikasnosti nakon rada pod realnim atmosferskim uslovima tokom 92 dana, što je obećavajuće za dugoročnu stabilnost [38,39], ali još uvek nedovoljno za komercijalnu proizvodnju. Veća unutrašnja stabilnost perovskitnih materijala se postiže kada se organski joni zamene neorganskim. Neorganski perovskiti se ne razlažu lako u prisustvu toplote i vlage zbog odsustva isparljiviih i higroskopnih organskih katjona te su u proteklih nekoliko godina uloženi ogromni napori za proizvodnju efikasnih i stabilnih neorganskih PSC [4]. Do sada su ćelije sa CsPbI3 pokazale najveću efikasnost, preko 17% [40]. 

Perovskitni apsorpcioni sloj

Kvalitet perovskitnog filma je jedan od najvažnijih faktora za dobre performanse PSC. Morfologija, uniformnost, kristaliničnost i čistoća faza, direktno zavise od metode obrade [41]. XRD analizom je utvrđeno da je energija aktivacije perovskita (56,6-97,3 kJ mol -1 ) manja od energije aktivacije silicijuma (280-470 kJ mol -1 ) [41]. Mala energija aktivacije implicira da se perovskiti mogu sintetisati različitim procesima na niskim temperaturama. Metoda sinteze bi trebalo da omogući potpunu pokrivenost filmom, jer bi u suprotnom došlo do direktnog kontakta između HTLa i ETL-a, takođe bi moglo da se desi da svetlost prođe kroz solarnu ćeliju bez apsorpcije [41]. 

Metode za pripremu perovskitnog apsorpcionog sloja

Depozicija u jednom koraku [41]. Zbog jednostavnosti i malih troškova, ovo je najčešće korišćena tehnika. Rastvor prekursora predstavlja mešavinu organskih i neorganskih supstanci u aprotičnom polarnom rastvaraču, kao što su DMF, DMSO, GBL, DMAc i NMP (visoka tačka ključanja i nizak napon pare na sobnoj temperaturi), a prevlači se preko nosača TiO2, pri čemu je cilj da se formira ujednačen sloj filma. Na kraju se vrši žarenje na temperaturi od 80 do 150 o C. Međutim, rotacionim premazivanjem nije moguće formirati uniforman i homogen sloj na velikoj površini. Jednom studijom je pokazano da uniformnost perovskitnog sloja zavisi od debljine sloja TiO2. Veliki nedostatak ove metode je što se zbog spore kristalizacije formira neujednačen sloj sa pukotinama. 
Depozicija u dva koraka [41]. Mitzi i saradnici su u prvom koraku nanosili rastvor DMF preko nanoporoznog sloja TiO2 metodom rotacionog premazivanja na 70 o C. Zatim je ovaj sloj transformisan u sloj perovskita reakcijom sa rastvorom MAI. Sloj MAI rastvora je dodat: I) premazivanjem rastvora MAI preko sloja PbI2 (u ovom slučaju na kvalitet formiranog perovskitnog sloja utiču brzina i vreme rotacije); II) uranjanjem PbI2 filma u rastvor MAI (za kvalitet filma su značajni vreme uranjanja i koncentracija). Im i saradnici su proučavali uticaj koncentracije rastvora MAI na morfologiju površine i došli do zaključka da se veličina čestica smanjuje sa porastom koncentracije MAI. Glavni nedostatak ove metode proizilazi iz korelacije hrapavosti površine i veličine čestica: sa povećanjem veličine čestica povećava se i hrapavost površine što dovodi do velike struje curenja i gubitaka zbog površinske rekombinacije, dok glatki film sa malim česticama ima malu difuzionu dužinu i kratak životni vek. 
Brza kristalizacija [41]. Perovskitni sloj se nanosi na podlogu a zatim se u njega dodaje antirastvarač, i to ukapavanjem u kratkom vremenskom periodu. Dodavanjem antirastvarača u perovskit povećava se brzina rasta i nukleacija filma. Rezultat je uniforman sloj sa većim kristalnim česticama. 
Adicija [41]. Rotacionim premazivanjem rastvora DMF (N,Ndimethyformamide) koji sadrži PbI2, DM-SO (N,N-dimethyl sulfoxide) i MAI u ekvimolarnoj koncentraciji, dobija se prozirni film. Da bi se odstranio DMF tokom rotiranja se dodaje dietil etar. Dobijeni film se zagreva tokom 1 min na 65 o C kako bi se eliminisao i DMSO. Ovom metodom se može dobiti MAPbI3 film sa velikom pokretljivošću nosilaca naelektrisanja, sporom rekombinacijom i dobrom sposobnošću ekstrakcije. Taloženje iz pare [41]. Preko sloja klice PbI2 koji se nanosi rotacionim premazivanjem, tehnikom taloženja pare dodaje se MAI, čija je para nastala na 150 o C u inertnom okruženju. Nastali film je uniforman, sa mikronskim česticama i potpuno pokriva sloj ispod. Pokazao je minimalnu hrapavost sa 100% transformacijom prekursora. Ovom metodom se prevazilazi problem delaminacije. 
Isparavanje [41]. Snaith i saradnici su pripremili film CH3NH3PbI3-xClx istovremenim isparavanjem MAI i PbI2 iz različitih izvora na pritisku 10 -5 bara u odnosu 4:1. Film je formiran u atmosferi azota. Ovako dobijen perovskitni sloj je izuzetno uniforman sa kristalima nanometarskih dimenzija. TEHNIKA -NOVI MATERIJALI 31 (2022) 6 
Pulsna laserska depozicija [41]. Film PbI2 je nanet uz pomoć PLD, a MAI metodom rotiranja. Ova tehnika je jednostavna i precizna i daje određenu kontrolu nad debljinom nanesenog filma. 
Elektrosprej depozicija [41]. Metodom rotacionog premazivanja se sloj PbI2 nanosi na TiO2 koji prekriva FTO staklenu podlogu. MAI se raspršuje preko ovog sloja pomoću kapilarne igle na visokom naponu koja generiše monodispergovane naelektrisane kapljice. Ovom tehnikom se formira film uniformne i glatke površinske morfologije, otporan na vlagu u ambijentalnim uslovima. 
Za proizvodnju PSC velike površine, koje su nephodne za komercijalnu primenu, ne može se koristiti metoda rotacionog premazivanja, već su u opticaju: inkjet printing [42], drop casting [43], doctor blade coating [44], slot die coating [45] i spray coating [46]. 

Sloj za transport elektrona

Pri razvoju sloja za transport elektrona, najčešća pitanja su: da li je mezoskopska struktura neophodna za olakšan transport elektrona, koja je struktura superiornija -mezoskopska ili planarna, koji se nedostaci PSC mogu prevazići pomoću ETL-a i odgovarajućih dodirnih površina između slojeva, da li je prisustvo ETL-a zaista neophodno za PSC visokih performansi i da li je bolji organski ili neorganski ETL. Najveći broj radova objavljenih na ovu temu bavi se metalnim oksidima kao materijalima za transport elektrona, upoređivanjem kompaktnih i mezoskopskih struktura, uticajem izbora materijala za transport elektrona na efikasnost i stabilnost PSC, kao i optimizacijom ETLa i odgovarajućih dodirnih površina [47]. Kako bi solarna ćelija imala što bolje performanse, idealno bi bilo da ETL ispunjava sledeće uslove [47]:  uporediva ili malo niža najniža nezauzeta molekulska orbitala (LUMO) u odnosu na istu orbitalu kod perovskitnog materijala i snažno elektronakceptorsko svojstvo;  širi energetski procep i niža najviša zauzeta molekulska orbitala (HOMO) u odnosu na perovskitni materijal;  minimalno prisustvo defekata;  provodljivost i pokretljivost elektrona bi trebalo da su bolji nego u perovskitnom sloju;  hemijska stabilnost, i  hidrofobnost. 
U prvoj fazi razvoja PSC smatralo se da visoka efikasnost može da se postigne samo upotrebom mezoskopske strukture. Zaista, mezoporozni ETL zbog svoje velike površine može povećati broj mesta za reakcije/interakcije potrebne za generisanje i prikupljanje nosilaca naelektrisanja (čime se prevazilazi ograničenje veličine koje se susreće kod planarnih ETL-ova), a očekivana velika pokretljivost elektrona doprinosi smanjenju serijskog otpora. Uvođenjem mezoporoznog sloja može se povećati apsorpcija svetlosti, a uniformni mezoporozni kanali odgovarajuće veličine mogu olakšati pripremu sloja perovskita povoljne morfologije. Lui i saradnici su postigli efikasnost od 15,4% kod planarnih PSC sa heterospojevima [48] te se može reći da mezoporozni noseći sloj nije neophodan za visoku efikasnost. Ipak, do danas najviša efikasnost izmerena je kod PSC sa veoma tankim (~150 nm) mezoporoznim TiO2 nosačem. Mezoskopski ETL se sastoji od tankog kompaktnog blokirajućeg sloja na osnovnoj podlozi koji je prekriven debljim mezoporoznim nosačem (oba značajno utiču na rad PSC) [49]. Kod planarnih PSC, proces proizvodnje je olakšan samim tim što nema mezoporoznog nosača. Problem kod ove vrste PSC je uglavnom strujni histerezis. Razlog njegove pojave se i dalje ispituje, mada se prema mnogim studijama povezuje sa akumulacijom naelektrisanja u PSC [47]. Osim uloge za selekciju i transport elektrona, blokiranje šupljina i smanjenje rekombinacije nosilaca naelektrisanja, ETL može uticati na morfologiju perovskitnog filma, te njegov izbor zahteva sistematsko ispitivanje fotoelektričnih svojstava, morfologije filma, hemijske stabilnosti, rastvorljivosti, itd. [47]. Zbog velike pokretljivosti slobodnih nosilaca naelektrisanja u perovskitnom sloju, transport fotogenerisanih elektrona u ETL-u može biti nešto sporiji i da bi se popravila efikasnost konverzije u solarnim ćelijama, potrebno je naći način da se poboljša proces transporta elektrona u ETL-u [50]. Materijali za ETL mogu da budu neorganski i organski. Najčešće korišćen neorganski materijal je TiO2, a organski PCBM (C61-butyric acid methyl ester) [12]. Čisti ETL materijali su ograničeni svojim elektrontransportnim osobinama tj. pokretljivošću i provodljivošću elektrona, zahvaljujući njihovoj polikristalnoj i semikristalnoj prirodi. Naročito TiO2 sintetisan na niskim temperaturama ima slabije elektronske performanse, pa je neophodno njegovo dopiranje za koje se mogu koristiti katjonski i anjonski dopanti. Katjonski dopanti utiču na provodnu i valentnu zonu, dok anjonski imaju uticaj na Fermijev nivo. Ranije su za dopiranje upotrebljivani Li, Mg, Zr, Nb, itd. a kasnije C, N, i slični [12]. U tabeli 1. je dat prikaz najčešće upotrebljivanih materijala za ETL. 
Tabela 1. Osobine materijala za transport elektrona [47]. TiO2. Na primeru čistog TiO2 može se objasniti način transporta elektrona u ETL-u. U čistom TiO2 elektroni se transportuju "skokovima" iz jednog površinskog centra zahvata u drugi. Od gustine površinskih centara zahvata zavisi kojom će se brzinom elektroni transportovati i gustina struje kratkog spoja (Jsc) u solarnim ćelijama. Pored površinskih, postoje i duboki centri zahvata koji mogu trajno zarobiti elektrone i delovati kao mesta rekombinacije, utičući na napon otvorenog kola (Voc) solarne ćelije. Napon otvorenog kola solarne ćelije se definiše kao razlika Fermijevog nivoa ETL-a i HTL-a. U nekim slučajevima, dopiranjem se smanjuje gustina dubokih centara zahvata i dolazi do pomeranja Fermijevog nivoa naviše, što doprinosi povećanju Voc. Međutim, s obzirom da se provodna zona (CB) pomera ka najnižoj nepopunjenoj (LUMO) molekulskoj orbitali apsorbera, smanjuje se sila kojom se elektroni ubacuju u ETL. Ukoliko se uzmu u obzir i smanjena gustina centara zahvata i sa tim smanjen i transport elektrona, zaključuje se da se smanjuje Jsc. U nekim drugim slučajevima, dopiranje doprinosi formiranju dubokih centara zahvata, pomerajući CB i Fermijev nivo naniže, što izaziva opadanje Voc. Međutim, veća razlika između CB ETL-a i LUMO orbitale apsorbera, i veća gustina centara zahvata, poboljšavaju ubacivanje i transport elektrona, redom, što dovodi do povećanja Jsc. S tim u vezi, dopant koji u TiO2 eliminiše duboke centre zahvata i istovremeno uvodi nova stanja u blizini provodne zone, poboljšava i Voc i Jsc solarnih ćelija [12]. TiO2 je najproučavaniji materijal za ETL. Energetski procep kod anatasa je 3,2 eV, a kod rutila 3,0 eV. Energija njegove provodne zone je 4,1 eV, a valentna zona se nalazi na oko -7,3 eV. Ove vrednosti energija, ukoliko je perovskitni materijal, na primer, MAPbI3, su veoma pogodne za injektovanje elektrona direktnim kontaktom iz perovskita, kao i za blokiranje šupljina. Međutim, mana je što su mezoporozni filmovi TiO2 podložni formiranju defekata i energetskim podnivoima usled prisustva kiseoničnih vakancija i mešovitih kristalnih faza. Takođe, slaba pokretljivost elektrona (0,1-4 cm 2 V -1 s - 1 ) i velika gustina centara zahvata ispod provodne zone mogu da smanje efikasnost i stabilnost solarne ćelije pod UV svetlom. Za poboljšanje karakteristika vrši se dopiranje. Da bi se smanjila rekombinacija i dobila viša energija provodne zone TiO2 se dopira, na primer, sa Mg, Nb, Y, Al, Li ili F. Dopiranjem se može povećati provodljivost TiO2 filma, i potencijalno smanjiti strujni histerezis (pretpostavlja se da su njegov uzrok duboki centri zahvata) i produžiti životni vek PSC. Ukoliko se TiO2 dopira sa Zr 4+ , može se smanjiti broj dubokih centara zahvata, energija provodne zone pomeriti naviše i značajno smanjiti histerezis [47]. Pod UV svetlom TiO2 je nestabilan, jer dolazi do desorpcije kiseonika adsorbovanog na površini. Bilo je mnogo pokušaja za rešavanje ovog problema, poput površinske modifikacije TiO2 sa Sb2S3 ili sprečavanja UV svetlosti da dođe do mezoporoznog TiO2 [47]. Još jedna mana je visoka temperatura proizvodnje. Kako bi se uklonilo organsko vezivo i formirala porozna struktura, mezoporozni sloj TiO2 bi trebalo kalcinisati na oko 400 o C što povećava troškove proizvodnje. Stoga je značajno razviti niskotemperaturske procedure. Neke od pogodnih metoda su PLD (pulsed laser deposition) i CBD (chemical bath deposition). Kompaktni sloj TiO2 sa visokom pokrivenošću i bez pukotina, može se dobiti na FTO staklu primenom E-BEAM tehnike u vakuumu. Zbog pomenutih nedostataka TiO2, kao materijali za transport elektrona se koriste alternative poput ZnO, α-Fe2O3, SnO2, Zn2SnO4, BaSnO3 ili SrTiO3. Ovi materijali imaju mnogo veću pokretljivost nego TiO2 ali ne pokazuju očekivano visoke performanse. 
ETM Pokretljivost (cm 2 V -1 s -1 ) CBM (eV) VBM (eV) TiO2 0,1 -4 -4,
ZnO. ZnO u odnosu na TiO2 ima veću pokretljivost elektrona i jednostavno se priprema na niskim TEHNIKA -NOVI MATERIJALI 31 (2022) 6 temperaturama. Najveće prednosti ZnO su širok energetski procep na sobnoj temperaturi (3,37 eV), visoka energija veze ekscitona (60 meV), velika pokretljivost elektrona i efikasnost transporta (115155 cm 2 V -1 s -1 ), unutrašnja stabilnost, netoksičnost, ekološka kompatibilnost, kao i jednostavna i pristupačna sinteza materijala [51]. Kao materijal za transport elektrona, ZnO je prvi put upotrebljen 2013. godine. Kumar i saradnici su koristili kompaktni sloj ZnO za blokiranje šupljina i mezoskopski sloj nanoštapićastog ZnO za transport elektorona u sklopu PSC [52]. Kompaktni sloj je formiran elektrodepozicijom, a nanoštapići ZnO CBD metodom. Na čvrstoj podlozi postignuta je efikasnost od 8,90%, a na fleksibilnoj 2,62%. Bi i saradnici su pokazali da vreme transporta elektrona i životni vek PSC zavise od dužine nanoštapića [53]. Međutim, postignuta je efikasnost od samo 5%, a kao razlog su navedeni gubici zbog rekombinacije. Veliki značaj ima rad Liu i Kelly iz 2013. godine kada je postignuta efikasnost od 15,7% sa kompaktnim ZnO kao ETL-om koji je sintetisan iz rastvora na sobnoj temperaturi [54]. Pored koprecipitacije, sol-gel metodu sinteze ZnO su koristili Kim i saradnici 2014. godine. [55]. Velika efikasnost je postignuta kada su za sintezu korišćeni ALD (atom laser deposition) [56] metoda ili spaterovanje [57]. Kako bi se unapredile performanse ZnO, poželjno je njegovo dopiranje. Jedan od najčešćih dopanata je aluminijum čiji je jonski radijus manji od jonskog radijusa cinka, pa prema tome u kristalnoj rešetki Al 3+ može zameniti Zn 2+ (AZO) i time povećati provodljivost. Ukoliko se AZO korisi kao ETL, može se smanjiti nivo rekombinacije naelektrisanja na dodirnoj površini između perovskita i ETL-a i samim tim povećati efikasnost ćelije. Rekombinacija se može redukovati i u slučaju kad se ZnO dopira magnezijumom [5]. PSC sa efikasnošću od 16,1%, bez histerezisa su dobijeni upotrebom ETL-a na bazi ZnO dopiranog azotom. Ovi nanoštapići su imali veći odnos dužine i širine, poboljšanu elektronsku gustinu i elektronsku pokretljivost u odnosu na čist ZnO [58]. 
Zn2SO4 (ZSO) ima malu efektivnu masu elektrona (0,23 me), dobru pokretljivost elektrona (10-30 cm 2 V - 1 s -1 ), širok energetski procep (3,8 eV), relativno mali indeks prelamanja (2,0 u vidljivoj oblasti) i energiju provodne zone koja je uporediva sa energijom provodne zone hibridnog perovskita. Najatraktivnija osobina ZSO je njegova hemijska stabilnost u odnosu na rastvor kiselina/baza i polarne organske rastvarače. Jedini nedostatak je niska efikasnost PSC, što je verovatno posledica prisustva međufaznih defekata [47]. 
SnO2. Zbog visoke transparencije u UV oblasti, PSC bazirane na SnO2 su stabilnije pod sunčevom svetlošću od onih na bazi TiO2. SnO2 ima za dva reda veličine veću pokretljivost elektrona, a zapaženo je i efikasnije injektiranje elektrona iz perovskitnog sloja. 
Efikasnost PSC sa SnO2 je prvobitno bila mala, oko 3,76% [47], verovatno usled velikog stepena rekombinacije naelektrisanja na površini između faza SnO2 i perovskita. Efikasnost je poboljšana dodavanjem tankog sloja TiO2 na SnO2, i do sada je najveća izmerena efikasnost <17%, pri čemu su bolji rezultati dobijeni za planarnu strukturu. Nedostatak je i loša selektivnost elektrona, verovatno zbog pucanja filma SnO2 [47]. 
BaTiO3 je feroelektrični materijal koji može biti spontano polarizovan. Unutrašnje električno polje feroelektričnih materijala može se primeniti za razdvajanje fotogenerisanih parova elektron-šupljina i poboljšavanje njihovog transporta. Prvi feroelektrični fotonaponski uređaj Ag/feroelektrični tanki film/Pt, pripremljen je na Si-podlozi. U ovakvom feroelektričnom fotonaponskom uređaju, električno polje je rezultat spontane polarizacije feroelektričnog materijala, pa ovakav uređaj može generisati veći fotonapon, koji je mnogo veći nego kod poluprovodničkog fotonaponskog uređaja. 
Postignuta je efikasnost od 6,7%. Da bi se poboljšale performanse potrebno je dodatno povećati gustinu fotostruje. BaTiO3 u Si-solarnim ćelijama nije korišćen samo kao sloj za apsorpciju svetlosti, već i da bi obezbedio spoljašnje električno polje za ostvarivanje razdvajanja naelektrisanja. Štaviše, kada je BaTiO3 pozitivno polarizovan, solarne ćelije postižu veći napon otvorenog kola i veću struju kratkog spoja. BaTiO3 je u PSC uveden u istraživanju Okamoto-a i saradnika. 
U okviru ovog istraživanja, tanki sloj BaTiO3 je nanet na sloj TiO2 pri čemu je formiran mezoporozni dvosloj za transport elektrona i podloga za nanošenje perovskita. Otkriveno je da kristali MAPbI3 imaju veće dimenzije zahvaljujući upravo tankom sloju BaTiO3. Veći kristali sa manje kristalnih granica mogli bi poboljšati fotostruju, a samim tim i fotonaponske performanse solarnih ćelija [59]. 
BaSnO3 (BSO) je poluprovodnički perovskitni materijal. Ima veliki energetski procep, oko 3,1 eV, i relativno veliku pokretljivost elektrona na sobnoj temperaturi. Moguće je podešavati njegova elektronska i optička svojstva promenom sastava ili dopiranjem. Monokristali BSO dopirani sa La i epitaksijalni tanki filmovi pokazuju izuzetno visoke vrednosti pokretljivosti elektrona ~ 320 cm 2 V -1 s -1 . Zbog navedenih osobina, BSO je korišćen i u solarnim ćelijama sa fotoosetljivim pigmentima koje su pokazale veoma dobre performanse [60]. Na slici 4 se može uočiti da BSO i MAPbI3 imaju sličnu perovskitnu strukturu, što bi moglo da poboljša efikasnost njihove kontaktne površine. 
Polimeri obezbeđuju optimalnu morfologiju i veliku otpornost na vlagu perovskitnog aposorbera kada se koriste kao ETL nosači. Najveći nedostatak ovih materijala je mala provodljivost [47]. 

Slika 4 -Kristalna struktura a) BaSnO3, b) MAPbI3 i c) shema energetskih nivoa svakog sloja u uređaju 3.4. Sloj za transport šupljina

Idealan materijal za sloj za transport šupljina bi trebalo da pokazuje veliku pokretljivost šupljina, minimalnu apsorpciju u vidljivoj i bliskoj infracrvenoj oblasti, kao i dobru toplotnu i fotohemijsku stabilnost [61]. Da bi se postigla velika efikasnost PSC, najvažnija uloga HTM-a je da olakša proces prenosa šupljina iz perovskitnog sloja do odgovarajuće elektrode. Prema tome, energija HOMO orbitale sloja za prenos šupljina treba da bude kompatibilna sa energijom valentne zone perovskita. Kako bi se izbegli kratki spojevi, neophodno je pristustvo debljeg sloja HTM-a; međutim, primećeno je da HTM može da dovede i do velikog serijskog otpora. Stoga je neophodno odrediti optimalnu debljinu HTM sloja koja obezbeđuje adekvatnu provodljivost i pokretljivost naelektrisanja kako bi se smanjio serijski otpor, a istovremeno postiglo efikasno izdvajanje šupljina. Postoje različite vrste HTM-ova: mali organski molekuli, oligomeri, polimeri, organometalni kompleksi i neorganski HTM [28]. Većina HTM-ova je organskog porekla, ali su organski materijali manje stabilni i lako se razgrađuju u prisustvu vode i kiseonika. Tako je u ovoj oblasti glavni istraživački izazov razvoj različitih neorganskih HTM-ova. Do danas je proučen veliki broj neorganskih materijala, ali njihove performanse nisu nadmašile organske. PSC na bazi CuSCN, NiOx i MoS2 su pokazale dobru stabilnost i održavanje efikasnosti preko 20%, dok su PSC na bazi CuI, CuS, CuOx, CuGaO2 i MoOx pokazali stabilnost ispod 20%. Svakako, neorganski HTM-ovi pokazuju bolju stabilnost u odnosu na organske i cena im je povoljnija [62]. 
Najčešće korišćen materijal za transport šupljina je Spiro-OMeTAD. Međutim, zbog male pokretljivosti šupljina čistog Spiro-OMeTAD-a dobijenog iz rastvora, kao rezultat neuređenosti molekula, ne mogu se dobiti visoke efikasnosti PSC kao kada je materijal dopiran. 
Najčešće korišćen dopant je Li-TFS koji značajno povećava pokretljivost šupljina u HTL-u. Pored najpopularnijeg Spiro-OMeTAD-a, postoji širok spektar poluprovodnih polimera (tabela 2) koji se mogu koristiti kao HTL, ali su njihove električne osobine lošije i potrebno ih je dopirati [12]. 
Neorganski HTL materijali, posebno NiO, su detaljno proučavani, uzimajući u obzir njihovu veću stabilnost i manju cenu. Da bi se poboljšale karakteristike NiO, takođe se vrši dopiranje [12]. Chen i saradnici su pokazali da se dopiranjem NiO sa Li i Mg provodljivost može povećati sa 0,166•10 -3 Scm - 1 , za nedopirani NiO, na 2,32•10 -3 Scm -1 [12]. Jung i saradnici, kao i Kim i saradnici su istakli važnost dopiranja neorganskih HTL-ova na primeru dopiranja tankih slojeva NiO bakrom [12]. Tabela 2. Pokretljivost i ostvarena efikasnost tipičnih materijala za transport šupljina [63]. U okviru ovog poglavlja dat je pregled radova u kojima su ispitani različiti materijali za apsorpciju, kao i transport elektrona i šupljina. U radu Zhu-a i saradnika [64] predstavljena je brza i jednostavna niskotemperaturska sprej tehnika za sintezu ZnO ETL-a u PSC sa CH3NH3PbI3 kao perovskitom i CuI kao HTL-om. Optimizacijom debljine ZnO sloja, najveća dobijena efikasnost PSC je 3,47%, dok su Jsc, Voc i FF imali vrednosti 14,21 mA cm -2 , 0,55 V i 44%, redom. Faktori koji imaju uticaj na performanse ćelije analizirani su impedansnom spektroskopijom. Prekursori u sintezi su bili cink acetat dihidrat, metanol i kalijum hidroksid. Dobijeni talog je ispran metanolom i dodata mu je smeša n-butanola, metanola i hloroforma. Na kraju je rastvor nanočestica ZnO filtriran kroz PVDF špric. Solarna ćelija je formirana prvobitnim nanošenjem ZnO ETL-a na FTO podlogu sprej tehnikom i žarenjem na 150 o C tokom 6 sati. Debljina sloja je kontrolisana doziranjem rastvora nanočestica ZnO. Fotoosetljivi sloj CH3NH3PbI3 je pripremljen na ZnO sloju dvostepenom metodom. Sloj za transport šupljina CuI je takođe deponovan sprej thenikom. Na osnovu XRD analize je zaključeno da ZnO ima heksagonalnu vurcitnu strukturu, a sa povećanjem debljine filma, nisu primećene promene u difraktogramima. SEM analizom je utvrđeno da na površini svih ZnO uzoraka postoje kružne strukture koje su verovatno posledica nanošenja sprejom. Sa povećanjem debljine ZnO filma, kružne strukture postaju široke i glatke. Uzorci sa debljim slojem ZnO pokazali su veću PL emisiju, što ukazuje na veću količinu formiranih perovskitnih kristala. Pokazano je da efikasnost PSC veoma zavisi od debljine ZnO filmova i to iz dva razloga: sa povećanjem debljine ZnO filma, stepen pokrivenosti perovskitom se smanjuje, pa će koncentracija fotogenerisanih nosilaca naelektrisanja biti takođe smanjena. Pored toga elektroni teže prolaze kroz deblje slojeve ZnO do FTO u poređenju sa tankim slojevima, čime se prouzrokuje smanjenje fotostruje. Drugi razlog je što dolazi do kontakta između ETL-a i HTL-a, što rezultuje velikom rekombinacijom elekrona i šupljina. Sprej metode za nanošenje slojeva ZnO i CuI pružaju mogućnost izrade fleksibilnih PSC velike površine. Ovaj rad može imati važnu ulogu za razvoj jeftinih industrijskih procesa proizvodnje. 
HTM Pokretljivost (cm 2 V -1 s -1 ) perovskit efikasnost Spiro-OMeTAD 10 -3 -10 -4 MAPbI3 19,71 FDT N FAPbI3/MAPbBr3 20,20 P3HT < 0,1 MAPbI3 15,30 
U okviru istraživanja M. Dehghan i A. Behjat [65] ispitivane su planarne PSC sa strukturom: FTO/-ZnO/CH3NH3PbI3/Au. Nanočestice ZnO su sintetisane metodom precipitacije, a za nanošenje i formiranje ZnO filma kao ETL-a su korišćene sprej tehnika, rotaciono premazivanje i SILAR (successive ionic layer adsorption and reaction) metoda. Najbolje performanse su dobijene za PSC kod kojih je ZnO nanet rotacionom metodom. Prosečna efikasnost za PSC bez HTL-a bila je 7%, a za PSC sa spiro-OMeTAD HTLom 10,25%. Prosečna efikasnost PSC koje su proizvedene sprej ili SILAR tehnikom sa spiro-OMeTAD kao HTL-om iznosila je 8,64% i 7,7%, redom. Iz XRD analize je zaključeno da se radi o heksagonalnoj vurcitnoj strukturi ZnO. Prosečna veličina dobijenih ZnO nanočestica bila je 40 nm. SEM metodom je pokazano do morfologija ETL filma zavisi od tehnike nanošenja. Morfologija površine ZnO filma koji je nanet metodom rotacije je veoma gusta sa malim dimenzijama čestica, sloj dobijen sprej tehnikom je manje gustine, ali ravan i fine teksture. Metodom SILAR je dobijen manje uniforman i gladak sloj sa većim kristalima. 
Određen je i energetski procep ZnO. Pokazano je da manjim dimenzijama kristala odgovara veći energentski procep i obratno. Za ZnO nanešen rotacijom energetski procep je 3,27 eV, sprejom 3,26 eV i SILAR metodom 3,24 eV. Iz UV-Vis spektara je uočeno da veću apsorbanciju imaju perovskitni slojevi sa ZnO koji je nanet metodom rotacionog premazivanja. U tabeli 3. su prikazane dobijene vrednosti Voc, Jsc i FF za PSC sa ZnO kao ETL-om koji je pripremljen različitim metodama. Ovim istraživanjem je pokazana svestranost sprej i SILAR metoda i njihov potencijal za masovnu i jeftinu proizvodnju fleksibilnih PSC. Tabela 3. Performanse PSC sa ZnO kao ETL-om koji je pripremljen različitim metodama [65]. U radu Chen-a i Tseng-a [66] ispitivane su PSC sa hibridnim organsko-neorganskim apsorpcionim slojem i ZnO kao slojem za transport elektrona. Razmatran je uticaj načina pripreme sloja za transport elektrona na rad PSC. ZnO je izabran zbog visoke pokretljivosti elektrona, transparentnosti i raznovrsnih nanostruktura, odnosno zbog mogućnosti da poveća efikasnost PSC. Spalla i saradnici [67] su pokušali da objasne procese degradacije unutar PSC kako bi rešili problem nestabilnosti. Kao model su poslužile planarne solarne ćelije sa apsorpcionim slojem CH3NH3PbI3 koji je dopiran hlorom, dok su ETL bili AZO i SnO2. Perovskitni slojevi su naneti tehnikom rotacije na AZO i SnO2, i za obe strukture je primećeno različito ponašanje u početnoj i krajnjoj fazi istraživanja. Na početku je primećena velika razlika u kvalitetu konverzije perovskitnog materijala i prisustvu nusproizvoda u zavisnosti od prirode ETL-a. Prednost u ovoj fazi je imao SnO2. Nakon 1000 sati, kod solarnih ćelija sa AZO je očuvano 75% početnih performansi, a solarne ćelije sa SnO2 su izgubile 11% od početne efikasnosti i zadržale višu efikansost. U radu N. Lakhdar-a i A. Hima [68] je olovo iz najčešće proučavanog perovskitnog sloja, MAPbI3, zamenjeno germanijumom i pokazano je da su fotovoltaične performanse PSC u oba slučaja uporedive. Radi poboljšanja efikasnosti konverzije, ispitan je uticaj različitih ETL-ova (PCBM, IGZO, SnO2, C60, TiO2, ZnO) na Ge-PSC. Izvođene su numeričke simulacije pomoću 1D-SCAPS (1D Solar Cell Capacitance Simulator), a kasnije su rezultati simulacije potvrđeni eksperimentalnim rezultatima iz literature. Dobijene efikasnosti za PSC sa PCBM, IGZO, C60, SnO2, ZnO i TiO2 su 11,16%, 10,16%, 13,50%, 13,19%, 11,05% i 13,30%, redom [68]. U istraživanju Liu-a i saradnika [69] dizajnirana je potpuno neorganska PSC strukture FTO/NiOx/-CsPbI2Br/ZnO@C60/Ag, gde je dvosloj ZnO@C60 korišćen za transport elektrona. Sloj CsPbI2Br je pripremljen dvostepenim procesom sa kontrolisanom temperaturom. Dobijena je efikasnost od 13,3%; Voc od 1,14 V; Jsc od 15,2 mA cm -2 i FF od 0,77. Važno je istaći da je izgubljeno samo 20% od početne efikasnosti nakon izlaganju temperaturi od 85 o C tokom 360 h, što je u velikoj meri nadmašilo rezultate dobijene za PSC sa organskim komponentama. Ova studija je pokazala potencijal za prevazilaženje pitanja toplotne nestabilnosti. 
metoda
Luo i saradnici [70] su dodali feroelektrični materijal, BaTiO3, sloju za transport elektrona kako bi se poboljšao transport fotogenerisanih elektrona. Nanočestice BaTiO3 su sintetisane hidrotermalnom metodom. SEM metodom je utvrđena homogenost u veličini čestica, a srednja veličina čestica iznosila je oko 40 nm. Sinterovani BaTiO3 tanki filmovi polarizovani su na različitim primenjenim električnim poljima, a zatim su na njega deponovani tanki filmovi TiO2. Primenom pozitivnog električnog polja na tanak film BaTiO3, primećen je očigledan porast gustine fotostruje solarnih ćelija. Rezultati elektrohemijske impedansne spektroskopije i fotoluminiscencije pokazali su da uređeni polarizacioni dipolni moment unutar tankog filma BaTiO3 može ubrzati transport fotogenerisanih elektrona iz ETL-a u provodnu staklenu podlogu. Fotostuja kratkog spoja PSC se povećava i time se i efikasnost konverzije povećava na 13%, što je za 14% veće u poređenju sa onom bez primene pozitivnog električnog polja na tanki BaTiO3 film. 
Yuji Okamoto i Yoshikazu Suzukije [71] su takođe ispitivali uticaj mezoporoznog BaTiO3/TiO2 kao sloja za transport elektrona u PSC i fotonaponske performanse dobijene strukture. Efikasnost konverzije povećana je od 9,89%, za mezoporozni TiO2, do 12,4%, za BaTiO3/TiO2. Veličina kristala u CH3NH3PbI3 kao perovskitnom sloju na BaTiO3/TiO2 bila je veća, što je dovelo do bolje apsorpcije svetlosti i veće Jsc. I Voc je takođe poboljšan jer je smanjena rekombinacija naelektrisanja, što je pripisano manjem broju kristalnih granica u CH3NH3PbI3 i strukturi zona BaTiO3/TiO2. Rezultati pokazuju da se dodavanjem BaTiO3 na sloj TiO2 poboljšavaju performanse PSC. Sloj TiO2 je pripremljen metodom rotacionog premazivanja. Paste BaTiO3 i TiO2 za BaTiO3/TiO2, pripremljene su mešanjem BaTiO3 ili TiO2 praha, etil celuloze, α-terpineola, laurinske kiseline i etanola. TiO2 je metodom rotacionog premazivanja nanet na staklenu podlogu i žaren, nakon čega je premazano staklo uronjeno u rastvor TiCl4, isprano etanolom i žareno. Zatim je drugi sloj, mezoporozni BaTiO3 nanet rotacionim premazivanjem na dobijenu strukturu. Debljina sloja BaTiO3 je kontrolisana ponavljanjem rotacionog premazivanja. Na kraju je premazano staklo još jednom žareno. Pripremljene su solarne ćelije sa sledećim ETL-ovima: TiO2(S), BaTiO3(S)/TiO2(S), BaTiO3(D)-/TiO2(S) i BaTiO3(T)/TiO2(S), pri čemu oznake S, D i T pokazuju da li je sloj nanet jednom, dva ili tri puta, redom. 
Iz dobijenih rezultata (tabela 4) je zaključeno da debljina ETL sloja ima važnu ulogu kada su u pitanju performanse PSC. 

ZAKLJUČAK

Od prvog objavljenog istraživanja 2009. godine, hibridne organsko-neorganske PSC, čija je efikasnost sada već prešla 25%, izazvale su veliko interesovanje u naučnoj zajednici. Ovako velika efikasnost koja je uporediva sa efikasnošću tradicionalnih komercijalnih solarnih ćelija postignuta je metodama pripreme iz rastvora čija je cena pristupačna. Izuzetne performanse se najviše pripisuju hibridnim perovskitnim materijalima (ABX3: A -CH3NH3, HC(NH2)2; B -Pb, Sn; X -Cl, Br, I) koji su pokazali obećavajuća optoelektronska svojstva, uključujući visok apsorpcioni koeficijent, veliku pokretljivost i difuzionu dužinu nosilaca naelektrisanja, kao i malu energiju veze ekscitona. Međutim, pored velikog potencijala ovih materijala, fotonaponske karakteristike PSC dosta zavise i od materijala za transport elektrona i šupljina, kao i TEHNIKA -NOVI MATERIJALI 31 (2022) 6 od odabrane strukture ćelije. U istraživanjima je najčešće ispitivana mezoskopska struktura, sa CH3NH3PbI3 kao apsorpcionim slojem, TiO2 i Spiro-OMeTAD kao materijalima za transport elektrona i šupljina, respektivno. Zbog slabe pokretljivosti elektrona, velike gustine centara zahvata ispod provodne zone i podložnosti defektima, TiO2 se često dopira ili se uzima drugi materijal, najčešće ZnO i SnO2, kao i njihove dopirane varijante. I pored izvanrednih osobina pomenutih PSC, na putu ka širokoj upotrebi stoji nestabilnost. Uzrok nestabilnosti su organske komponente. Spiro-OMeTAD kao organski materijal za transport šupljina, iako su sa njim postignute najveće efikasnosti, ima dobru alternativu u CuSCN, NiOx i MoS2. Veći izazov je pronaći alternativu za apsorpcioni sloj. U prisustvu vlage i visokih temperatura, dolazi do razgradnje organsko-neorganskih perovskita. MAPbI3 može lako da se razloži na PbI2 i MAI, a MAI se dalje može razlagati na CH3NH2 i NH3 na visokim temperaturama. Toksičnost olova takođe može predstavljati problem. Predložena su različita rešenja kako bi se ublažili pomenuti nedostaci: kompoziciono podešavanje perovskitnog sloja, umrežavanje perovskitnog filma ili upotreba različitih materijala za transport naelektrisanja, ugljenične elektrode, upotreba UVfiltera kako bi se smanjila šteta od svetlosti, kao i zaptivanje PSC. Međutim, veliki potencijal leži i u potpuno neorganskim PSC. Kada se isparljivi i higroskopni organski katjoni zamene neorganskim jonima, ne dolazi tako lako do razlaganja u prisustvu toplote i vlage, odnosno, postiže se veća unutrašnja stabilnost. Stoga su u proteklih nekoliko godina uloženi ogromni napori za proizvodnju efikasnih i stabilnih neorganskih PSC. Do sada je CsPbI3 pokazao najveću efikasnost, preko 17%. Na primer, i materijali poput BaTiO3, BaSnO3 ili njihova kombinacija takođe mogu biti upotrebljivani kao neorganski perovkitni slojevi, što bi trebalo detaljnije proučiti. 
Oblast PSC je veoma aktuelna i dalje u relativno ranoj fazi ispitivanja, tako da je preostao još veliki broj materijala za ispitivanje i veliki broj pitanja na koja treba dati odgovor kako bi se postigla velika efikasnost uz stabilnost i niske troškove proizvodnje što je potrebno kako bi ovo postala nova generacija komercijalno korišćenih solarnih ćelija. 

Tabela 4 .

 4 Parametri strujno-naponske karakteristike za različite ETL materijale[71].
Perovskite solar cells: Recent development and perspectives