Ny klasse af nanopartikler giver billigere, lettere solceller udendørs

Tænk dem flade, glasagtige solpaneler på din nabos tag er solcelleteknologiens højdepunkt? Tænk igen.

Forskere ved University of Toronto's Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical &Computer Engineering har designet og afprøvet en ny klasse af solfølsomme nanopartikler, der overskygger den nuværende topmoderne teknik, der anvender denne nye klasse af teknologi.

Denne nye form for solid, stabile lysfølsomme nanopartikler, kaldet kolloide kvanteprikker, kunne føre til billigere og mere fleksible solceller, samt bedre gassensorer, infrarøde lasere, infrarøde lysdioder og mere. Arbejdet, ledet af postdoktorforsker Zhijun Ning og professor Ted Sargent, blev offentliggjort i denne uge i Naturmaterialer .

Indsamling af sollys ved hjælp af disse små kolloide kvanteprikker afhænger af to typer halvledere:n-type, som er rige på elektroner; og p-type, som er fattige på elektroner. Problemet? Når den udsættes for luften, n-type materialer binder sig til oxygenatomer, opgive deres elektroner, og bliver til p-type. Ning og kolleger modellerede og demonstrerede et nyt kolloidt kvantum dot n-type materiale, der ikke binder ilt, når det udsættes for luft.

Vedligeholdelse af stabile lag af n- og p-type samtidigt øger ikke kun effektiviteten af ​​lysabsorbering, det åbner op for en verden af ​​nye optoelektroniske enheder, der udnytter de bedste egenskaber ved både lys og elektricitet. For den gennemsnitlige person, det betyder mere sofistikerede vejrsatellitter, fjernbetjeninger, satellitkommunikation, eller forureningsdetektorer.

"Dette er en materiel innovation, det er den første del, og med dette nye materiale kan vi bygge nye enhedsstrukturer, "sagde Ning." Jodid er næsten en perfekt ligand for disse kvante solceller med både høj effektivitet og luftstabilitet - ingen har vist det før. "

Nings nye hybrid n- og p-type materiale opnåede solcellekonverteringseffektivitet på op til otte procent- blandt de bedste rapporterede hidtil.

Men forbedret ydeevne er bare en start for denne nye quantum-dot-baserede solcelle-arkitektur. De kraftige små prikker kunne blandes i blæk og males eller udskrives på tynde, fleksible overflader, såsom tagshingles, dramatisk sænke omkostningerne og tilgængeligheden af ​​solenergi for millioner af mennesker.

"Det kolloide kvantepunktfotovoltaiske felt kræver fortsat forbedring af den absolutte ydeevne, eller effektkonverteringseffektivitet, "sagde Sargent." Feltet har bevæget sig hurtigt, og bevæger sig hurtigt, men vi er nødt til at arbejde på at bringe præstationer til kommercielt overbevisende niveauer. "