Una tecnologia per accelerare ulteriormente la commercializzazione dei dispositivi fotovoltaici (PV) Colloidal Quantum Dot (CQD), che dovrebbero essere dispositivi fotovoltaici di nuova generazione, è stato sviluppato.

La DGIST ha recentemente annunciato che un gruppo di ricerca con il professor Jongmin Choi del Dipartimento di Scienze e ingegneria energetica e il professor Edward H. Sargent dell'Università di Toronto ha identificato la causa del degrado delle prestazioni nei dispositivi fotovoltaici CQD e ha sviluppato un metodo di lavorazione del materiale in grado di stabilizzare le prestazioni dei dispositivi.

I punti quantici hanno un'eccellente capacità di assorbimento della luce e sono in grado di assorbire la luce in un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Quindi, hanno attirato l'attenzione come materiale chiave per i dispositivi fotovoltaici di prossima generazione. In particolare, i punti quantici sono leggeri, flessibile, e comportano bassi costi di lavorazione; perciò, possono essere sostituiti integrando gli svantaggi delle celle solari al silicio attualmente in uso

A questo proposito, sono stati condotti diversi studi sull'efficienza di conversione fotoelettrica (PCE) con l'obiettivo di migliorare le prestazioni dei dispositivi fotovoltaici CQD. Però, pochissimi studi si sono concentrati sul miglioramento della stabilità di questi dispositivi, che è necessario per il processo di commercializzazione. In particolare, pochi studi hanno utilizzato il dispositivo FV CQD al punto di massima potenza, che è l'ambiente operativo effettivo dei dispositivi fotovoltaici.

Per questo scopo, il team di ricerca ha studiato le cause del degrado delle prestazioni esponendole continuamente all'illuminazione e all'ossigeno per lunghi periodi di tempo, simile alle condizioni operative reali, al fine di migliorare la stabilità necessaria per l'effettiva fase di commercializzazione dei dispositivi fotovoltaici CQD. Di conseguenza, è stato identificato che gli ioni di iodio sulla superficie dei solidi di punti quantici sono stati rimossi tramite ossidazione, con conseguente formazione di uno strato di ossido. Questo strato di ossido ha provocato la deformazione della struttura del punto quantico, diminuendo così l'efficienza del dispositivo.

Il team di ricerca ha sviluppato un metodo di sostituzione del ligando con potassio (K) per migliorare la bassa efficienza del dispositivo. Il ligando si riferisce agli ioni o alle molecole che si legano all'atomo centrale di un complesso simile a un ramo. Qui, ioduro di potassio, che impedisce l'ossidazione dello iodio, è stato distribuito sulla superficie dei solidi di punti quantici per subire un processo di sostituzione. Come risultato dell'applicazione del metodo inventato, il dispositivo ha mantenuto il suo tasso di prestazioni continue di oltre l'80%, che è il suo tasso di efficienza iniziale, per 300 ore. Questo numero è una cifra superiore alle prestazioni premisurate finora.

Il professor Jongmin Choi del DGIST ha affermato:"Lo studio ha lo scopo di dimostrare che il dispositivo FV CQD può funzionare in modo più stabile nell'ambiente operativo effettivo, " e ha ulteriormente commentato, "Si prevede che i risultati accelereranno ulteriormente la commercializzazione del dispositivo FV CQD".

I risultati di questo studio sono stati pubblicati il ​​20 febbraio in un mondo leader, rivista accademica internazionale Materiale avanzato . Il professor Jongmin Choi del Dipartimento di Scienze e Ingegneria Energetica del DGIST ha partecipato a questo studio come autore principale.