Figura 1. Lo schema della struttura equilibrata del film organico amorfo. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Recentemente, l'efficienza di conversione di potenza (PCE) delle celle solari colloidali basate su punti quantici (CQD) è stata migliorata, aprendo la strada alla loro commercializzazione in vari campi; tuttavia, sono ancora lontani dall'essere commercializzati a causa della loro efficienza che non corrisponde alla loro stabilità. In questa ricerca, un team KAIST ha ottenuto celle solari basate su CQD altamente stabili ed efficienti utilizzando uno strato organico amorfo per bloccare la permeazione di ossigeno e acqua.
Le celle solari basate su CQD sono leggere, flessibile, e aumentano la raccolta della luce assorbendo la luce del vicino infrarosso. Attirano un'attenzione speciale per le loro proprietà ottiche controllate in modo efficiente modificando le dimensioni dei punti quantici. Però, sono ancora incompatibili con le celle solari esistenti in termini di efficienza, stabilità, e costo. Perciò, c'è una grande richiesta per una nuova tecnologia in grado di migliorare contemporaneamente sia la PCE che la stabilità utilizzando un materiale per elettrodi poco costoso.
Rispondendo a questa richiesta, Professor Jung-Yong Lee della Graduate School of Energy, Ambiente, Water and Sustainability e il suo team hanno introdotto una tecnologia per migliorare l'efficienza e la stabilità delle celle solari basate su CQD.
Il team ha scoperto che un film sottile organico amorfo ha una forte resistenza all'ossigeno e all'acqua. Utilizzando queste proprietà, hanno impiegato questo strato organico drogato come strato selettivo del foro superiore (HSL) per le celle solari PbS CQD, e ha confermato che le proprietà idro/osso-fobiche dello strato proteggevano efficacemente lo strato di PbS. Secondo le simulazioni di dinamica molecolare, lo strato ha posticipato significativamente la permeazione di ossigeno e acqua nello strato di PbS. Inoltre, l'efficace iniezione dei fori nello strato ha ridotto la resistenza interfacciale e migliorato le prestazioni.
Figura 2. Illustrazione schematica di celle solari basate su CQD e grafici che mostrano le loro prestazioni. Credito:The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Con questa tecnologia, il team ha infine sviluppato celle solari basate su CQD con un'eccellente stabilità. Il PCE del loro dispositivo si è attestato all'11,7 percento e ha mantenuto oltre il 90 percento delle sue prestazioni iniziali se conservato per un anno in condizioni ambientali.
Il professor Lee ha detto, "Questa tecnologia può essere applicata anche ai LED QD e ai dispositivi perovskite. Spero che questa tecnologia possa accelerare la commercializzazione delle celle solari basate su CQD".
