WASHINGTON—USA Forskare och ingenjörer från Naval Research Laboratory (NRL) inom Electronics Science and Technology Division har visat de högsta registrerade öppenkretsspänningarna för kvantpricksolceller hittills. Använda kolloidalt blysulfid (PbS) nanokristallkvantpricksämnen (QD), forskare uppnådde en öppen kretsspänning (VOC) på 692 millivolt (mV) med QD-bandgapet på en 1,4 elektronvolt (eV) i QD-solcell under ensolsbelysning.

"Dessa resultat visar tydligt att det finns en enorm möjlighet för förbättring av öppna kretsspänningar större än en volt genom att använda mindre QD i QD-solceller, sa Woojun Yoon, Ph.D., NRC postdoktoral forskare, NRL Solid State Devices Branch. "Lösningens bearbetbarhet i kombination med potentialen för flera excitongenereringsprocesser gör nanokristallkvantprickar lovande kandidater för tredje generationens billiga och högeffektiva solceller."

Trots denna anmärkningsvärda potential för generering av hög fotoström, den uppnåbara tomgångsspänningen är fundamentalt begränsad på grund av icke-strålande rekombinationsprocesser i QD-solceller. För att övervinna denna gräns, NRL-forskare har återutvecklat molekylär passivering i metall-QD Schottky-korsningen (enkelriktad metall till halvledarkorsning) solceller som kan uppnå de högsta öppna kretsspänningarna som någonsin rapporterats för kolloidala QD-baserade solceller.

Experimentella resultat visar att genom att förbättra passiveringen av PbS QD-ytan genom skräddarsydd glödgning av QD och metall-QD-gränssnitt med litiumfluorid (LiF) passivering med en optimerad LiF-tjocklek. Detta visar sig vara avgörande för att reducera mörka strömtätheter genom att passivera lokala fällor i PbS QD-ytan och metall-QD-gränssnittet nära korsningen, minimerar därför icke-strålande rekombinationsprocesser i cellerna.

Under det senaste decenniet, Department of Defense (DoD) analyser och avdelningens senaste FY12 Strategic Sustainability Performance Plan, har nämnt militärens beroende av fossila bränslen som en strategisk risk och identifierat investeringar i förnybar energi och energieffektivitet som viktiga begränsningsåtgärder. Forskningen vid NRL har åtagit sig att stödja DoD:s mål och uppdrag genom att tillhandahålla grundläggande och tillämpad forskning mot uppdragsfärdiga förnybara och hållbara energitekniker som inkluderar hybridbränslen och bränsleceller, solceller, och kolneutrala biologiska mikroorganismer.