Istraživanje u području nano-materijala vezano za fotonaponsku konverziju je jedno od najprestižnijih područja u međunarodnoj znanstvenoj zajednici u okviru znanosti o materijalima obzirom na ekološku i ekonomsku održivost, te tehnološku primjenjivost. Ciljevi istraživanja 4. generacije solarnih ćelija je pronaći jednostavan i efikasan način formiranja nanostruktura za za bojom senzibilizirane (aktivirane) solarne ćelije (DSSC) i perovskitne solarne ćelije, te usavršavanje ćelije u smislu efikasnosti i stabilnosti.

Kako je u literaturi objavljen niz radova koji ukazuju da se značajnao veća efikasnost fotonaponske ćelije postiže primjenom perovskita umjesto boje (dye) kao aktivnog apsorberskog sloja u fotonaponskoj ćeliji, u okviru ovog projekta će se istraživati mogućnosti primjene perovskitnih materijala različitog kemijskog sastava za aktivni sloj u fotonaponskij ćeliji. Ostali slojevi fotonaponske ćelije se već priređuju i istražuju u okviru HrZZ projekta (2015-2018) [1] u kojem je naglasak na istraživanje nanostruktura za transport elektrona (TiO₂ i ZnO nanostrukture). Nakon dobivanja različitih morfologija TiO₂ i ZnO nanostruktura za transportni sloj ćelije (u okviru HrZZ projekta), sredstva Zaklade HAZU će omogućiti formiranje perovskitnog aktivnog sloja tzv. perovskitne fotonaponske ćelije.

Perovskitni materijali za takvu vrstu ćelija imaju osnovnu strukturu opće kemijske formule ABX3, gdje A može biti organska komponenta (npr. CH₃NH₃⁺, HC(NH₂)₂⁺) ili anorganski kation (npr. Cs⁺), dok je komponenta B metalni kation (npr. Sn²⁺, Pb²⁺) a X je halogenid (npr. Cl, Br ili I) [2]. U području perovskitnih solarnih ćelija broj publikacija zadnjih godina značajno raste s oko 450 u 2014 godini do čak preko 800 u 2015 kada je broj citata prešao 20.000, a u najnovijim istraživanjima su dobivene fotonaponske ćelije s efikasnošću blizu ili više od 20% [3, 4].

Iako u znanstvenoj zajednici broj publikacija u ovom području stalno raste, što ukazuje na aktualnost teme, u ovom projektu će se primijeniti originalan pristup problematici. Originalnost našeg pristupa u studiji aktivnih slojeva fotonaponske ćelije će se temeljiti na posebnosti morfologije nanostruktura aktivne i transportne elektrode, na povezivanju optičkih i električnih svojstava nanostruktura sa uvjetima rasta početnog sloja te predviđanjem utjecaja strukture TiO₂ i ZnO te njihove modifikacije na konačna svojstva ćelije.

Planira se usavršavanje ćelije u smislu efikasnosti i stabilnosti variranjem kemijskog sastava i strukture aktivnih perovskitnih slojeva ćelije. Obzirom na svojstva priređenih nanostruktura za transportne slojeve, te na raznolikost modifikacije njihove površine koja se već izvodi u laboratoriju [5-7], istražit će se dodatne mogućnosti primjene heterostruktura kombiniranih s perovskitnim materijalima. Očekuju prodori i u području fotovodljivih materijala, fotokatalizatora i raznih vrsta senzora.