Ny quantum dot tilgang kan forbedre den elektriske ledningsevne af solceller

Et team ledet af professor Jongmin Choi fra Institut for Energividenskab og Teknik har udviklet en PbS-kvanteprik, der hurtigt kan forbedre solcellernes elektriske ledningsevne. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Small .

Holdet identificerede en metode til at forbedre den elektriske ledningsevne gennem brugen af ​​"pulsformet" lys, som genererer betydelig energi på en koncentreret måde med jævne mellemrum. Denne metode kan erstatte varmebehandlingsprocessen, som kræver en betydelig mængde tid at opnå det samme resultat. Denne tilgang forventes at lette produktionen og kommercialiseringen af ​​PbS quantum dot solceller i fremtiden.

PbS kvanteprikker er halvledermaterialer i nanoskala, der forskes aktivt i til udvikling af næste generations solceller. De kan absorbere en lang række bølgelængder af sollys, herunder ultraviolet, synligt lys, nær-infrarødt og kortbølget infrarødt lys, og har lave behandlingsomkostninger på grund af opløsningsbehandling og fremragende fotoelektriske egenskaber.

Fremstillingen af ​​PbS kvantepunktsolceller involverer flere procestrin. Indtil for nylig blev varmebehandlingsprocessen betragtet som et væsentligt trin, da den effektivt belægger et lag af kvanteprikker på et substrat og varmebehandler materialet for yderligere at øge dets elektriske ledningsevne.

Men når PbS kvanteprikker udsættes for lys, varme og fugt, kan dannelsen af ​​defekter på deres overflade accelereres, hvilket fører til ladningsrekombination og forringelse af enhedens ydeevne. Dette fænomen gør det udfordrende at kommercialisere disse materialer.

For at undertrykke dannelsen af ​​defekter på overfladen af ​​PbS kvanteprikker, foreslog et hold ledet af professor Choi en varmebehandling, der involverede eksponeringen af ​​prikkerne for lys i en kort periode på et par millisekunder. Konventionelle teknikker til varmebehandling af PbS kvantepriklag involverer opvarmning af dem i ti minutter ved høje temperaturer ved hjælp af varmeplader, ovne osv.

Forskerholdets foreslåede "puls-type varmebehandlingsteknik" overvinder manglerne ved den eksisterende metode ved at bruge stærkt lys til at fuldføre varmebehandlingsprocessen på få millisekunder. Dette resulterer i undertrykkelse af overfladedefekter og forlængelse af levetiden for ladninger (elektroner, huller), der genererer elektrisk strøm. Desuden opnår den høj effektivitet.

"Gennem denne forskning var vi i stand til at forbedre effektiviteten af ​​solceller ved at udvikle en ny varmebehandlingsproces, der kan overvinde begrænsningerne ved den eksisterende kvantepunkt varmebehandlingsproces," siger professor Choi fra Institut for Energividenskab og Teknik ved DGIST .

"Desuden forventes udviklingen af ​​en kvantepunktproces med fremragende bølgeeffekt at lette den udbredte anvendelse af denne teknologi til en række optoelektroniske enheder i fremtiden."

Denne forskning blev udført i samarbejde med professor Changyong Lim fra Department of Energy Chemical Engineering ved Kyungpook National University og professor Jongchul Lim fra Department of Energy Engineering ved Chungnam National University.

Flere oplysninger: Eon Ji Lee et al., Undertrykkelse af termisk inducerede overfladefælder i kolloidale kvanteprikker via ultrahurtigt pulserende lys, lille (2024). DOI:10.1002/sml.202400380

Journaloplysninger: Lille

Leveret af DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)