Försök att förbättra solceller kan tyckas vara en balansgång, eftersom optimering av en variabel kan äventyra en annan. Införandet av nanotrådar till kolloidala kvantpricksolceller (CQDSC) väckte intresse som ett sätt att förbättra en begränsning i laddningsuppsamlingsskiktets tjocklek. Den höga nanotrådsytan medför dock andra hämmande faktorer. Nu Jin Chang, Qing Shen och kollegor visar hur en ytterligare modifiering med hjälp av ett oxidskikt kan minska effekterna av nanotrådens ytarea för bättre presterande solceller.

Kolloidala kvantprickar erbjuder ett antal fördelar för solceller:de tillhandahåller effektiva laddningsseparationsskikt för att producera en fotoström; har avstämbara bandgap; och kan lösningsbearbetas vid låga temperaturer. Den låga diffusionslängden för laddningsbärare som genereras i kolloidala kvantprickar begränsar dock den maximala skikttjockleken - den får inte vara tjockare än det avstånd som bärarna kan färdas för att nå heteroövergången innan de rekombineras. Denna begränsade tjocklek begränsar energiabsorptionskapaciteten.

Att penetrera kvantpunktskikten med nanotrådsheteroövergångar kan tillåta större tjocklekar. Men eftersom rekombination sker vid gränssnitt, den högre ytan av nanotrådsheterojunctions undergräver fördelen.

Chang, Shen och kollegor vid University of Electro-Communications och CREST i Japan, Universitat Jaume I i Spanien, Kyushu Institute of Technology och King Abdulaziz University i Saudiarabien visar att ett titanoxidskikt kan passivera ytan på nanotrådarna och därigenom minska rekombinationen. Oxidskiktet tillåter en 40% förbättring av energiomvandlingseffektiviteten för enheterna och de är stabila i luft i över 130 dagar.

"Detta arbete belyser betydelsen av metalloxidpassivering för att uppnå högpresterande bulk heterojunction solceller, " avslutar författarna. "Den laddningsrekombinationsmekanism som avslöjats i detta arbete kan kasta ljus över den ytterligare förbättringen av PbS CQDSCs och/eller andra typer av solceller."