NRL opnår højeste åben kredsløbsspænding for kvantepunktsolceller

WASHINGTON - U.S. Naval Research Laboratory (NRL) forskere og ingeniører i Electronics Science and Technology Division har vist de højeste registrerede åbne kredsløbsspændinger til quantum dot-solceller til dato. Brug af kolloidt blysulfid (PbS) nanokrystal kvanteprikker (QD) stoffer, forskere opnåede en åben kredsløbsspænding (VOC) på 692 millivolt (mV) ved hjælp af QD-båndgabet på en 1,4 elektron volt (eV) i QD-solceller under belysning med en sol.

"Disse resultater viser klart, at der er en enorm mulighed for forbedring af åbne kredsløbsspændinger større end en volt ved at bruge mindre QD'er i QD-solceller, "sagde Woojun Yoon, Ph.d., NRC -postdoktor, NRL Solid State Devices Branch. "Løsningsforarbejdbarhed kombineret med potentialet for flere excitongenereringsprocesser gør nanokrystalkvantepunkter lovende kandidater til tredjegenerations billige og højeffektive solceller."

På trods af dette bemærkelsesværdige potentiale for høj fotostrømgenerering, den opnåelige åbne kredsløbsspænding er fundamentalt begrænset på grund af ikke-strålende rekombinationsprocesser i QD-solceller. For at overvinde denne grænse, NRL-forskere har rekonstrueret molekylær passivering i metal-QD Schottky-junction (envejs metal-til-halvleder-junction) solceller, der er i stand til at opnå de højeste åben-kredsløbsspændinger, der nogensinde er rapporteret for kolloide QD-baserede solceller.

Eksperimentelle resultater viser, at ved at forbedre passiveringen af ​​PbS QD-overfladen gennem skræddersyet udglødning af QD og metal-QD-grænseflade ved hjælp af lithiumfluorid (LiF) passivering med en optimeret LiF-tykkelse. Dette viser sig at være afgørende for at reducere mørke strømtætheder ved at passivere lokaliserede fælder i PbS QD-overfladen og metal-QD-grænsefladen tæt på krydset, minimerer derfor ikke-strålende rekombinationsprocesser i cellerne.

I løbet af det sidste årti, Department of Defense (DoD) analyser og afdelingens nylige FY12 Strategic Sustainability Performance Plan, har nævnt militærets afhængighed af fossile brændstoffer som en strategisk risiko og identificeret investeringer i vedvarende energi og energieffektivitet som vigtige afbødningsforanstaltninger. Forskning ved NRL er forpligtet til at støtte DoDs mål og mission ved at levere grundlæggende og anvendt forskning mod missionsklare vedvarende og bæredygtige energiteknologier, der inkluderer hybridbrændstoffer og brændselsceller, solcelleanlæg, og kulstofneutrale biologiske mikroorganismer.