Un team guidato dal professor Jongmin Choi del Dipartimento di Scienze e Ingegneria Energetiche ha sviluppato un punto quantico PbS in grado di migliorare rapidamente la conduttività elettrica delle celle solari. I risultati sono pubblicati sulla rivista Small .

Il team ha identificato un metodo per migliorare la conduttività elettrica attraverso l'uso di luce "a forma di impulso", che genera una notevole energia in modo concentrato a intervalli regolari. Questo metodo potrebbe sostituire il processo di trattamento termico, che richiede una notevole quantità di tempo per ottenere lo stesso risultato. Si prevede che questo approccio faciliterà la produzione e la commercializzazione di celle solari a punti quantici PbS in futuro.

I punti quantici PbS sono materiali semiconduttori su scala nanometrica oggetto di ricerca attiva per lo sviluppo di celle solari di prossima generazione. Possono assorbire un'ampia gamma di lunghezze d'onda della luce solare, inclusi ultravioletti, luce visibile, vicino infrarosso e infrarossi a onde corte, e hanno costi di elaborazione bassi grazie all'elaborazione della soluzione e alle eccellenti proprietà fotoelettriche.

La fabbricazione di celle solari a punti quantici PbS prevede diverse fasi del processo. Fino a poco tempo fa, il processo di trattamento termico era considerato un passaggio essenziale poiché riveste efficacemente uno strato di punti quantici su un substrato e tratta termicamente il materiale per aumentarne ulteriormente la conduttività elettrica.

Tuttavia, quando i punti quantici PbS sono esposti a luce, calore e umidità, la formazione di difetti sulla loro superficie può essere accelerata, portando alla ricombinazione di carica e al deterioramento delle prestazioni del dispositivo. Questo fenomeno rende difficile la commercializzazione di questi materiali.

Per sopprimere la formazione di difetti sulla superficie dei punti quantici di PbS, un team guidato dal professor Choi ha proposto un trattamento termico che prevede l'esposizione dei punti alla luce per un breve periodo di pochi millisecondi. Le tecniche convenzionali per il trattamento termico degli strati di punti quantici di PbS prevedono il loro riscaldamento per decine di minuti ad alte temperature utilizzando piastre riscaldanti, forni, ecc.

La "tecnica di trattamento termico a impulsi" proposta dal gruppo di ricerca supera le carenze del metodo esistente utilizzando una luce forte per completare il processo di trattamento termico in pochi millisecondi. Ciò si traduce nella soppressione dei difetti superficiali e nell'estensione della vita utile delle cariche (elettroni, lacune) che generano corrente elettrica. Inoltre, raggiunge un'elevata efficienza.

"Attraverso questa ricerca, siamo stati in grado di migliorare l'efficienza delle celle solari sviluppando un nuovo processo di trattamento termico in grado di superare i limiti dell'attuale processo di trattamento termico a punti quantici", ha affermato il professor Choi del Dipartimento di Scienze e ingegneria energetica presso DGIST. .

"Inoltre, si prevede che lo sviluppo di un processo a punti quantici con un eccellente effetto a catena faciliterà l'applicazione diffusa di questa tecnologia a una gamma di dispositivi optoelettronici in futuro."

Questa ricerca è stata condotta in collaborazione con il professor Changyong Lim del Dipartimento di ingegneria chimica energetica dell'Università nazionale di Kyungpook e il professor Jongchul Lim del Dipartimento di ingegneria energetica dell'Università nazionale di Chungnam.

Ulteriori informazioni: Eon Ji Lee et al, Soppressione delle trappole superficiali indotte termicamente nei solidi colloidali a punti quantici tramite luce pulsata ultraveloce, Piccolo (2024). DOI:10.1002/piccolo.202400380

Informazioni sul giornale: Piccolo

Fornito da DGIST (Istituto di scienza e tecnologia di Daegu Gyeongbuk)