Figur 1. Schemat för den ekvilibrerade strukturen av den amorfa organiska filmen. Kredit:Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Nyligen, energiomvandlingseffektiviteten (PCE) för kolloidala kvantprickbaserade solceller har förbättrats, banar väg för deras kommersialisering inom olika områden; ändå, de är fortfarande långt ifrån att kommersialiseras på grund av att deras effektivitet inte matchar deras stabilitet. I denna forskning, ett KAIST-team uppnådde mycket stabila och effektiva CQD-baserade solceller genom att använda ett amorft organiskt lager för att blockera syre- och vattengenomträngning.
CQD-baserade solceller är lätta, flexibel, och de ökar ljusskörden genom att absorbera nära-infrarött ljus. De drar särskild uppmärksamhet för sina optiska egenskaper kontrollerade effektivt genom att ändra kvantpunktsstorlekarna. Dock, de är fortfarande oförenliga med befintliga solceller när det gäller effektivitet, stabilitet, och kostnad. Därför, det finns stor efterfrågan på en ny teknologi som samtidigt kan förbättra både PCE och stabilitet samtidigt som man använder ett billigt elektrodmaterial.
Som svar på detta krav, Professor Jung-Yong Lee från Graduate School of Energy, Miljö, Vatten och hållbarhet och hans team introducerade en teknik för att förbättra effektiviteten och stabiliteten hos CQD-baserade solceller.
Teamet fann att en amorf organisk tunn film har ett starkt motstånd mot syre och vatten. Genom att använda dessa egenskaper, de använde detta dopade organiska skikt som ett selektivt topphålsskikt (HSL) för PbS CQD-solcellerna, och bekräftade att de hydro/oxofoba egenskaperna hos skiktet effektivt skyddade PbS-skiktet. Enligt simuleringarna av molekylär dynamik, skiktet fördröjde avsevärt syre- och vattengenomträngningen i PbS-skiktet. Dessutom, den effektiva injektionen av hålen i skiktet minskade gränsytans motstånd och förbättrade prestanda.
Figur 2. Schematisk illustration av CQD-baserade solceller och grafer som visar deras prestanda. Kredit:Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Med denna teknik, teamet utvecklade slutligen CQD-baserade solceller med utmärkt stabilitet. PCE för deras enhet låg på 11,7 procent och bibehöll över 90 procent av sin ursprungliga prestanda när den lagrades i ett år under omgivande förhållanden.
Professor Lee sa, "Denna teknik kan även tillämpas på QD-lysdioder och Perovskite-enheter. Jag hoppas att denna teknik kan påskynda kommersialiseringen av CQD-baserade solceller."
