Solceller fremstillet af polære nanokrystalfarver viser lovende tidlig ydelse

(Phys.org)-At opnå en balance mellem billig fremstilling og høj effektivitet er nøglen til solcellers fremtidige succes. I løbet af de sidste år har forskere har arbejdet på at udvikle billige metoder til fremstilling af solceller. En af de mest lovende metoder er løsningsbehandling.

I et nyt blad, Dr. Joel van Embden, et al., fra CSIRO Materials Science and Engineering, Australien, har brugt en billig metode til behandlingsmetode til fremstilling af nanokrystalbaserede solceller fremstillet af miljømæssigt godartede polære nanokrystalblæk.

Mens tidligere solceller fremstillet af nanokrystaller har krævet brug af opløsningsmidler, der er meget giftige eller indeholder høje koncentrationer af organiske forurenende stoffer, i den nye undersøgelse kunne forskerne bruge billige, ikke-farlige opløsningsmidler i stedet, såsom simple alkoholer. Selv på dette tidlige stadium i deres udvikling, solcellerne udviser effektiviteter på op til 7,7% og ser ud til at være lovende kandidater til fremtidige kommercielle anvendelser.

"Den største betydning af vores arbejde er, at det beviser evnen til at tage billige materialer og forarbejde dem til effektive solceller ved hjælp af skalerbare metoder og miljøvenlige væsker, "fortalte van Embden Phys.org .

Som forskerne forklarer i deres papir, den endelige optagelse af løsningsbehandlede solceller på markedet for vedvarende energi afhænger af både evnen til at syntetisere de nødvendige halvleder-blækdispersioner ved hjælp af skalerbare, billige metoder, samt behandling af disse blæk til enheder ved hjælp af enkle, godartet kemi. De nye nanokrystalbaserede solceller tackler begge disse udfordringer. Desuden, det lysabsorberende lag af disse celler er lavet af nanokrystaller sammensat af de billige, jordrige materialer kobber, zink, tin og svovl.

Forskerne lavede "solblæk" ved at modificere nanokrystaloverfladekemien for at give en høj polaritet. Denne høje polaritet blev opnået ved at stikke specialiserede organiske molekyler kaldet ligander på nanokrystaloverfladen.

Nanokrystalfarverne blev derefter deponeret på ledende glassubstrater og behandlet med selendamp ved hjælp af en proces kaldet selenisering. Denne proces omdanner den nanokrystallinske film til en mikrokrystallinsk film, hvilket i høj grad forbedrer filmens reaktion på lys. Imidlertid, graden af ​​kornvækst forårsaget af denne seleniseringsproces er i øjeblikket begrænset. Forskerne forventer, at denne begrænsning er den største udfordring, som nanokrystalbaserede solceller står over for.

Den fremtidige retning for denne forskning ligger i at skubbe mod højere enhedseffektiviteter ved at skræddersy nanokrystal blæksammensætningen. De polære blæk gør det muligt at inkludere gavnlige dopingmidler og vækstfremmende tilsætningsstoffer. Denne udvikling åbner døren til komplekse blækformuleringer, der forventes at være velegnede til udskrivning af næste generation af solceller.

"Vi er i gang med at udvikle multi-komponent nanokrystal blæk, som indeholder forskellige tilsætningsstoffer, hver med sin egen rolle at spille i at forbedre den endelige solcelles effektivitet, sagde van Embden.

© 2014 Phys.org