Rekordstor solcelle annonceret af multinationalt forskerhold

Den mest effektive kolloide-kvante-prik solcelle, der nogensinde er skabt, vil blive beskrevet i en videnskabelig artikel, der vil blive offentliggjort i en trykt udgave af tidsskriftet Naturmaterialer af et team af videnskabsmænd, der inkluderer John Asbury, assisterende professor i kemi ved Penn State University. Andre medlemmer af forskerholdet er ved University of Toronto (U of T) i Canada og King Abdullah University of Science &Technology (KAUST) i Saudi-Arabien. Tidsskriftet vil også offentliggøre holdets præstation på dets Advance Online Publication-websted.

"Vi fandt ud af, hvordan vi kan krympe indpakningerne, der indkapsler kvanteprikker, ned til den mindste tænkelige størrelse - blot et lag af atomer, " sagde professor Ted Sargent ved U of T, den tilsvarende forfatter på værket og indehaveren af ​​Canada Research Chair in Nanotechnology. Kvanteprikker er halvledere i nanoskala, der fanger lys og omdanner det til elektrisk energi. På grund af deres lille størrelse, prikkerne kan sprøjtes på fleksible overflader, inklusive plast, muliggør produktion af solceller, der er billigere end den eksisterende siliciumbaserede version.

Men en afgørende udfordring for feltet har været at forbedre deres effektivitet. Det ideelle design til størst effektivitet er et, der pakker kvanteprikkerne tæt sammen. Indtil nu, kvanteprikker er blevet dækket med organiske molekyler, der adskiller nanopartiklerne med en nanometer - hvilket gør dem for omfangsrige til optimal effektivitet. For at løse problemet, forskerholdet henvendte sig til uorganiske ligander, atomer på under-nanometerstørrelse, der binder sig til kvanteprikoverfladerne og fylder mindre.

"De uorganiske ligander danner den mindst mulige skal, der kan vikles rundt om kvanteprikker, " Penn State's Asbury forklarer. "Det er tyndheden af ​​skallen, der gør det muligt for kvanteprikkerne at pakke sig så tæt, at elektroner kan flyde jævnt gennem materialet for at lave fotostrøm."

De kolloide kvanteprikker undersøgt af Asbury og hans teammedlemmer gav de højeste elektriske strømme, og den højeste samlede effektkonverteringseffektivitet, nogensinde set i kolloide kvanteprikker (CQD) solceller. Disse præstationsresultater blev certificeret af et eksternt laboratorium, Newport, der er akkrediteret af U.S. National Renewable Energy Laboratory.

"Omfattende test har bekræftet, at vi var i stand til at fjerne ladningsfælder - steder, hvor elektroner sidder fast - mens vi stadig pakkede kvanteprikkerne tæt sammen, " sagde Asbury. Kombinationen af ​​tæt pakning og eliminering af ladningsfælden gjorde det muligt for hidtil usete niveauer af fotostrøm at strømme gennem solcellerne, giver dermed rekordeffektivitet.

En teknologilicensaftale er blevet underskrevet af U of T og KAUST, formidlet af MaRS Innovations (MI), som vil muliggøre den globale kommercialisering af denne nye teknologi. "Gennem U af T'er, MI'er, og KAUSTs partnerskab, vi er klar til at omsætte spændende forskning til håndgribelige innovationer, der kan kommercialiseres, " sagde Sargent. "Verden - og markedspladsen - har brug for solinnovationer, der bryder det eksisterende kompromis mellem ydeevne og omkostninger.