WASHINGTON-STATI UNITI Gli scienziati e gli ingegneri ricercatori del Naval Research Laboratory (NRL) della divisione di scienza e tecnologia dell'elettronica hanno dimostrato le più alte tensioni a circuito aperto registrate per le celle solari a punti quantici fino ad oggi. Utilizzando sostanze nanocristalline a punti quantici (QD) di solfuro di piombo colloidale (PbS), i ricercatori hanno raggiunto una tensione a circuito aperto (VOC) di 692 millivolt (mV) utilizzando il bandgap QD di 1,4 elettronvolt (eV) in una cella solare QD sotto l'illuminazione di un sole.

"Questi risultati dimostrano chiaramente che esiste un'enorme opportunità di miglioramento delle tensioni a circuito aperto superiori a un volt utilizzando QD più piccoli nelle celle solari QD, " disse Woojun Yoon, dottorato di ricerca, Ricercatore post-dottorato NRC, NRL Ramo di dispositivi a stato solido. "La processabilità della soluzione unita al potenziale per più processi di generazione di eccitoni rendono i punti quantici di nanocristalli candidati promettenti per il fotovoltaico di terza generazione a basso costo e ad alta efficienza".

Nonostante questo notevole potenziale per un'elevata generazione di fotocorrente, la tensione a circuito aperto ottenibile è fondamentalmente limitata a causa dei processi di ricombinazione non radiativa nelle celle solari QD. Per superare questo confine, I ricercatori dell'NRL hanno riprogettato la passivazione molecolare nelle celle solari a giunzione Schottky metallo-QD (giunzione unidirezionale metallo-semiconduttore) in grado di raggiungere le più alte tensioni a circuito aperto mai riportate per le celle solari colloidali basate su QD.

I risultati sperimentali dimostrano che migliorando la passivazione della superficie PbS QD attraverso la ricottura su misura dell'interfaccia QD e metallo-QD utilizzando la passivazione al fluoruro di litio (LiF) con uno spessore LiF ottimizzato. Ciò si rivela fondamentale per ridurre le densità di corrente oscura passivando trappole localizzate nella superficie PbS QD e nell'interfaccia metallo-QD vicino alla giunzione, quindi minimizzando i processi di ricombinazione non radiativa nelle cellule.

Nell'ultima decade, Analisi del Dipartimento della Difesa (DoD) e il recente piano strategico di performance di sostenibilità FY12 del dipartimento, ha citato la dipendenza dell'esercito dai combustibili fossili come un rischio strategico e ha identificato le energie rinnovabili e gli investimenti nell'efficienza energetica come misure chiave di mitigazione. La ricerca in NRL si impegna a supportare gli obiettivi e la missione del Dipartimento della Difesa fornendo ricerca di base e applicata verso tecnologie energetiche rinnovabili e sostenibili pronte per la missione che includono combustibili ibridi e celle a combustibile, fotovoltaico, e microrganismi biologici a emissioni zero.