Ny undersøgelse præsenterer effektive, løsning-behandlet, hybrid tandem solceller

Colloidal quantum dot (CQD) solceller har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed på grund af fordelene ved at være fleksible og lette. Derudover de er meget lettere at fremstille i forhold til kommercielle silicium solceller, der bruges i dag. Nu, forskere rapporterer om en ny teknologi, der er i stand til at maksimere ydeevnen af ​​de eksisterende CQD-solceller.

Holdet, ledet af professor Sung-Yeon Jang fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST, har udviklet løsningsbehandlede, hybrid serie, tandem fotovoltaiske enheder med høj effektivitet med CQD'er og organisk bulk heterojunction (BHJ) fotoaktive materialer. Absorptionen af ​​den organiske bagcelle kompenserede effektivt det optiske tab i CQD-frontcellen, hvilket forbedrede den samlede fotonhøst.

Kvanteprikker (QD'er) er halvlederpartikler mindre end nogle få nanometer. Da de har interessante egenskaber såsom størrelsesafhængig emissionsbølgelængde, solcellens absorptionsspektre er ret foranderlige. Med andre ord, fordelen ved QD'er er, at de absorberer lys i det nær-infrarøde (NIR) område, hvilket andre fotoaktive lag ikke kan. Imidlertid, der er nogle områder i NIR -regionen, hvor lysabsorption ikke forekommer, selv med QD'er.

Forskerne udviklede deres fotoaktive QD -teknologi til at kompensere for tabet af ekstern kvanteeffektivitet (EQE) i NIR -regionen. De NIR-absorberende organiske BHJ-anordninger blev anvendt som de bageste underceller til at høste de transmitterede NIR-fotoner fra CQD-frontcellerne.

Ud over, holdet optimerede kortslutningsstrømtæthedsbalancen for hver undercelle, og dermed skabt en næsten ideel serieforbindelse ved hjælp af et mellemlag for at opnå en effektkonverteringseffektivitet (PCE), der er overlegen i forhold til hver enkelt-junction-enhed. Ja, PCE (12,82%) af hybrid tandem -enheden var den højeste blandt de rapporterede CQDPV'er, inklusive enkeltforbindelsesanordninger og tandemanordninger, ifølge forskerholdet. Forskerne skriver bl. "Denne undersøgelse foreslår en potentiel vej til at forbedre ydeevnen af ​​CQDPV'er ved korrekt hybridisering med NIR-absorberende fotoaktive materialer."

Desuden, de nye hybride tandemsolceller fremstilles ved stuetemperatur og bruger en løsningsproces for nem fremstilling. Som resultat, denne solcelle er overkommelig, mere økonomisk, og lavere omkostninger sammenlignet med silicium solceller. Deres lavere produktionsomkostninger giver dem også en klar fordel til masseproduktion.

"Hybrid tandem-enheden udviste næsten ubetydelig nedbrydning efter luftopbevaring i tre måneder, "siger professor Jang." Desuden, denne undersøgelse antydede potentialet for at opnå PCE> 15% i hybride tandem -enheder ved reduktion af energitab i CQDPV'er og forbedring af NIR -absorption i OPV'er. "