Forbedring af kvantepunkt-solcelleeffektiviteten til 11,53 %

En ny teknologi, der kan forbedre effektiviteten af ​​kvantepunktsolceller til 11,53 %, er blevet afsløret. Udgivet i februar 2020-udgaven af Avancerede energimaterialer , det er blevet evalueret som et studie, der løste udfordringerne ved at generere elektriske strømme fra sollys fra solceller ved at forbedre huludvindingen.

Et forskerhold, ledet af professor Sung-Yeon Jang fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST har udviklet en fotovoltaisk enhed, der maksimerer ydeevnen af ​​kvanteprikkersolceller ved at bruge organiske polymerer.

Solceller bruger en karakteristik af, hvilke elektroner og huller der genereres i absorberlaget. De frie frie elektroner og hullet bevæger sig derefter gennem cellen, skabe og udfylde huller. Det er denne bevægelse af elektroner og huller, der genererer elektricitet. Derfor, at skabe flere elektron-hul-par og transportere dem er en vigtig overvejelse i designet af effektive solceller.

Forskerholdet skiftede den ene side af quantum dot solcellerne til organiske hultransportmaterialer (HTM'er) for bedre at udvinde og transportere huller. Dette skyldes, at den nyudviklede organiske polymer ikke kun har en overlegen huludtrækningsevne, men forhindrer også elektroner og huller i at rekombinere, som muliggør effektiv transport af huller til anoden.

Generelt, kvanteprikkersolceller kombinerer elektronrige kvanteprikker (n-type CQD'er) og hulrige kvanteprikker (p-type QD'er). I dette arbejde, forskerholdet udviklede organisk π-konjugeret polymer (π-CP)-baserede HTM'er, som kan opnå en ydeevne, der er overlegen i forhold til state-of-the-art HTM, p-type CQD'er. Den molekylære konstruktion af π-CP'erne ændrer deres optoelektroniske egenskaber, og ladningsgenerering og -opsamling i kolloide kvantepunktsolceller (CQDSC'er), brugen af ​​dem er væsentligt forbedret.

Som resultat, det lykkedes for forskerholdet at opnå strømkonverteringseffektivitet (PCE) på 11,53 % med en anstændig luftlagringsstabilitet. Dette er den højeste rapporterede PCE blandt CQDSC'er, der bruger organiske HTM'er, og endda højere end den rapporterede bedste faststof-ligandudvekslingsfri CQDSC ved brug af pCQD-HTM. "Fra synspunktet om enhedsbehandling, enhedsfremstilling kræver ikke noget faststof-ligandudvekslingstrin eller lag-for-lag-aflejringsproces, som er gunstig til at udnytte kommercielle forarbejdningsteknikker, " bemærkede forskerholdet.

"Denne undersøgelse løser problemet med hultransport, som har været den største hindring for generering af elektriske strømme i kvanteprikkersolceller, " siger professor Jang. "Dette arbejde tyder på, at molekylær konstruktion af organiske π‐CP'er er en effektiv strategi for samtidig forbedring af PCE og processerbarhed af CQDSC'er, og yderligere optimering kan forbedre deres ydeevne yderligere."