Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Fremstilling af lige store kolloide kvanteprikker

Kredit:CC0 Public Domain

Kvanteprikker (QD'er) er halvlederpartikler kun få nanometer på tværs af det, takket være deres lille størrelse, udviser ejendommelige optiske og elektroniske egenskaber på grund af kvantemekanik. Med eksisterende og forudsete applikationer på skærme, belysning, lasere, og energihøst, forskning i kvanteprikker har været støt fremskridt. I særdeleshed, kolloide QD'er (CQD'er) har været i nanoteknologiens søgelys i over et årti.

CQD'er er halvleder nanokrystaller, der nemt kan fremstilles fra løsningsbaserede processer, hvilket gør dem velegnede til masseproduktion. Imidlertid, for CQD-baserede enheder til at fungere bedst muligt, kvanteprikkerne skal være monodisperse - dvs. de skal alle have samme størrelse. Hvis deres størrelser ikke er ens (polydispers), den energetiske forstyrrelse i den optoelektroniske enhed øges, hvilket igen hæmmer dens ydeevne. Mens der findes nogle strategier til at bekæmpe polydispersitet i CQD'er, problemet er sværere at undgå i perovskit-baserede CQD'er (Pe-CQD'er), som kræver et oprensningstrin med et antiopløsningsmiddel. Dette trin fører uvægerligt til agglomeration af nanopartikler, og i sidste ende, store variationer i størrelse mellem kvanteprikker.

Selvom det kan være nødvendigt at producere veloprensede monodisperse Pe-CQD'er for at producere højeffektive solceller, ingen har nøje undersøgt forholdet mellem polydispersitet og fotovoltaisk (konvertering) ydeevne. For at udfylde dette videnshul, Dr. Younghoon Kim og adjunkt Jongmin Choi fra Daegu Gyeongbuk Institut for Videnskab og Teknologi, Korea, for nylig ledet et team af forskere i en undersøgelse, der blev offentliggjort i ACS Energibreve . Forskerne brugte en teknik kaldet gelpermeationskromatografi til at 'filtrere' og gruppere nanopartikler baseret på deres størrelse, som bekræftet af flere målinger af deres optiske egenskaber samt transmissionselektronmikroskopi. Med denne tilgang, det lykkedes dem at opnå suspensioner af Pe-CQD'er med forskellige grader af polydispersitet.

Bagefter, de brugte disse suspensioner til at fremstille solceller og demonstrere sammenhængen mellem polydispersitet og ydeevne. Som forventet, den monodisperse suspension resulterede i en bedre solcelle takket være dens homogene energilandskab, hvilket førte til højere lysabsorption indenfor det optimale frekvensbånd. "Med de monodisperse Pe-CQD'er, vores solceller nåede en effektkonverteringseffektivitet på 15,3 % og en åben kredsløbsspænding på 1,27 V. Disse værdier er de højeste nogensinde rapporteret for Pe-CQD'er baseret på CsPbI 3 , den perovskit vi brugte, " fremhæver Dr. Kim.

Samlet set, denne undersøgelse er et springbræt inden for solceller baseret på Pe-CQD'er, som stadig skal udkonkurrere deres siliciumbaserede modstykker for at berettige kommercialisering. "Forskning i Pe-CQD solceller begyndte for omkring fire år siden, så yderligere undersøgelser er nødvendige for at forbedre enhedens ydeevne og stabilitet. Stadig, vores tilgang til at minimere energetisk lidelse ved hjælp af monodisperse Pe-CQD'er baner vejen for yderligere at udvikle deres potentiale inden for optoelektroniske applikationer, " slutter Dr. Choi.


Varme artikler