Ett team ledd av professor Jongmin Choi vid institutionen för energivetenskap och teknik har utvecklat en PbS-kvantprick som snabbt kan förbättra den elektriska ledningsförmågan hos solceller. Resultaten publiceras i tidskriften Small .
Teamet identifierade en metod för att förbättra den elektriska ledningsförmågan genom att använda "pulsformat" ljus, som genererar betydande energi på ett koncentrerat sätt med jämna mellanrum. Denna metod skulle kunna ersätta värmebehandlingsprocessen, som kräver en betydande tid för att uppnå samma resultat. Detta tillvägagångssätt förväntas underlätta produktion och kommersialisering av PbS kvantpricksolceller i framtiden.
PbS-kvantprickar är halvledarmaterial i nanoskala som det forskas aktivt på för utveckling av nästa generations solceller. De kan absorbera ett brett spektrum av våglängder av solljus, inklusive ultraviolett, synligt ljus, nära-infrarött och kortvågigt infrarött, och har låga bearbetningskostnader på grund av lösningsbearbetning och utmärkta fotoelektriska egenskaper.
Tillverkningen av PbS quantum dot solceller involverar flera processsteg. Tills nyligen ansågs värmebehandlingsprocessen vara ett viktigt steg eftersom den effektivt belägger ett lager av kvantprickar på ett substrat och värmebehandlar materialet för att ytterligare öka dess elektriska ledningsförmåga.
Men när PbS-kvantprickar utsätts för ljus, värme och fukt, kan bildandet av defekter på deras yta accelereras, vilket leder till laddningsrekombination och försämring av enhetens prestanda. Detta fenomen gör det utmanande att kommersialisera dessa material.
För att undertrycka bildandet av defekter på ytan av PbS-kvantprickar föreslog ett team under ledning av professor Choi en värmebehandling som involverade exponering av prickarna för ljus under en kort period av några millisekunder. Konventionella tekniker för värmebehandling av PbS-kvantprickskikt innebär att de värms upp i tiotals minuter vid höga temperaturer med hjälp av värmeplattor, ugnar, etc.
Forskargruppens föreslagna "värmebehandlingsteknik av pulstyp" övervinner bristerna med den befintliga metoden genom att använda starkt ljus för att slutföra värmebehandlingsprocessen på några millisekunder. Detta resulterar i undertryckande av ytdefekter och förlängning av livslängden för laddningar (elektroner, hål) som genererar elektrisk ström. Dessutom uppnår den hög effektivitet.
"Genom denna forskning kunde vi förbättra effektiviteten hos solceller genom att utveckla en ny värmebehandlingsprocess som kan övervinna begränsningarna i den befintliga kvantpunktvärmebehandlingsprocessen", säger professor Choi vid institutionen för energivetenskap och teknik vid DGIST .
"Dessutom förväntas utvecklingen av en kvantpunktsprocess med utmärkt krusningseffekt underlätta den utbredda tillämpningen av denna teknik på en rad optoelektroniska enheter i framtiden."
Denna forskning gjordes i samarbete med professor Changyong Lim vid Institutionen för energikemiteknik vid Kyungpook National University och professor Jongchul Lim från Institutionen för energiteknik vid Chungnam National University.
Mer information: Eon Ji Lee et al, Undertryckande av termiskt inducerade ytfällor i kolloidala kvantprickfasta ämnen via ultrasnabbt pulsat ljus, Små (2024). DOI:10.1002/smll.202400380
Journalinformation: Liten
Tillhandahålls av DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
