È stata svelata una nuova tecnologia in grado di migliorare l'efficienza delle celle solari a punti quantici fino all'11,53%. Pubblicato nel numero di febbraio 2020 di Materiali energetici avanzati , è stato valutato come uno studio che ha risolto le sfide poste dalla generazione di correnti elettriche dalla luce solare da parte delle celle solari migliorando l'estrazione del foro.

Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Sung-Yeon Jang presso la Scuola di ingegneria energetica e chimica dell'UNIST, ha sviluppato un dispositivo fotovoltaico che massimizza le prestazioni delle celle solari a punti quantici utilizzando polimeri organici.

Le celle solari utilizzano una caratteristica della quale vengono generati elettroni e lacune nello strato assorbente. Gli elettroni liberi liberi e la lacuna si muovono quindi attraverso la cella, creare e riempire buchi. È questo movimento di elettroni e lacune che genera elettricità. Perciò, creare più coppie elettrone-lacuna e trasportarle è una considerazione importante nella progettazione di celle solari efficienti.

Il team di ricerca ha trasformato un lato delle celle solari a punti quantici in materiali di trasporto di fori organici (HTM) per estrarre e trasportare meglio i fori. Questo perché il polimero organico di nuova concezione non solo possiede una capacità di estrazione del foro superiore, ma ma impedisce anche la ricombinazione di elettroni e lacune, che consentono un efficiente trasporto dei fori all'anodo.

In genere, Le celle solari a punti quantici combinano punti quantici ricchi di elettroni (CQD di tipo n) e punti quantici ricchi di lacune (QD di tipo p). In questo lavoro, il team di ricerca ha sviluppato HTM a base di polimeri organici -coniugati (π-CP), che può raggiungere prestazioni superiori a quelle dell'HTM all'avanguardia, CQD di tipo p. L'ingegneria molecolare dei π-CP altera le loro proprietà optoelettroniche, e la generazione e raccolta di carica in celle solari colloidali a punti quantici (CQDSC), il loro utilizzo sono sostanzialmente migliorati.

Di conseguenza, il team di ricerca è riuscito a raggiungere un'efficienza di conversione di potenza (PCE) dell'11,53% con una discreta stabilità di accumulo dell'aria. Questo è il PCE più alto riportato tra i CQDSC che utilizzano HTM organici, e persino superiore al miglior CQDSC senza scambio di ligandi allo stato solido riportato utilizzando pCQD-HTM. "Dal punto di vista dell'elaborazione del dispositivo, la fabbricazione del dispositivo non richiede alcuna fase di scambio del ligando allo stato solido o processo di deposizione strato per strato, favorevole allo sfruttamento delle tecniche di lavorazione commerciale, " ha osservato il gruppo di ricerca.

"Questo studio risolve il problema del trasporto di buche, che è stato il principale ostacolo per la generazione di correnti elettriche nelle celle solari a punti quantici, " afferma il professor Jang. "Questo lavoro suggerisce che l'ingegneria molecolare dei π-CP organici è una strategia efficiente per il miglioramento simultaneo della PCE e della processabilità dei CQDSC, e un'ulteriore ottimizzazione potrebbe migliorare ulteriormente le loro prestazioni."