Colloidal quantum dot (CQD) solceller har väckt stor uppmärksamhet på grund av fördelarna med att vara flexibla och lätta. Dessutom, de är mycket lättare att tillverka jämfört med kommersiella kiselsolceller som används idag. Nu, forskare rapporterar om en ny teknik som kan maximera prestandan hos de befintliga CQD-solcellerna.

Laget, leds av professor Sung-Yeon Jang vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST, har utvecklat lösningsbearbetade, hybridserie, tandem solceller med hög effektivitet med CQDs och organiska bulk heterojunction (BHJ) fotoaktiva material. Absorptionen av den organiska bakcellen kompenserade effektivt den optiska förlusten i CQD-frontcellen, vilket förbättrade den totala fotonskörden.

Quantum dots (QDs) är halvledarpartiklar som är mindre än några nanometer. Eftersom de har intressanta egenskaper som storleksberoende emissionsvåglängd, solcellens absorptionsspektra är ganska föränderliga. Med andra ord, fördelen med QDs är att de absorberar ljus i den nära infraröda (NIR) regionen, vilket andra fotoaktiva lager inte kan. Dock, det finns vissa områden i NIR-regionen där ljusabsorption inte sker, även med QDs.

Forskarna utvecklade sin fotoaktiva QD-teknik för att kompensera för förlusten av extern kvanteffektivitet (EQE) i NIR-regionen. De NIR-absorberande organiska BHJ-enheterna användes som de bakre subcellerna för att skörda de överförda NIR-fotonerna från CQD-främre subceller.

Dessutom, teamet optimerade kortslutningsströmdensitetsbalansen för varje subcell, och skapade på så sätt en nära ideal seriekoppling med hjälp av ett mellanskikt för att uppnå en effektkonverteringseffektivitet (PCE) som är överlägsen den för varje engångsenhet. Verkligen, PCE (12,82%) för hybridtandemenheten var den högsta bland de rapporterade CQDPV:erna, inklusive enkelövergångsenheter och tandemenheter, enligt forskargruppen. Forskarna skriver, "Denna studie föreslår en potentiell väg för att förbättra prestandan hos CQDPV genom korrekt hybridisering med NIR-absorberande fotoaktiva material."

Vidare, de nya hybrid-tandemsolcellerna tillverkas vid rumstemperatur och använder en lösningsprocess för enkel tillverkning. Som ett resultat, denna solcell är prisvärd, mer ekonomiskt, och lägre kostnad jämfört med kiselsolceller. Deras lägre tillverkningskostnader ger dem också en klar fördel för massproduktion.

"Hybrid tandemanordningen uppvisade nästan försumbar nedbrytning efter luftlagring i tre månader, säger professor Jang. Dessutom, denna studie antydde potentialen för att uppnå PCE> 15 % i hybrid tandem-enheter genom att minska energiförlusten i CQDPV och förbättra NIR-absorptionen i OPV."