p Um processo desenvolvido na KAUST para depositar filmes extremamente finos e lisos pode facilitar a fabricação de células solares estáveis ​​com base na tecnologia de pontos quânticos. p Os pontos quânticos coloidais são minúsculas partículas semicondutoras capazes de absorver luz em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Como esses pontos são fáceis de misturar em solventes líquidos, os pesquisadores as usaram como 'tintas solares' que podem ser impressas em folhas de plástico dobráveis. Contudo, os primeiros protótipos revelaram que a exposição ao ar e à radiação ultravioleta degradou a capacidade da célula de transformar a luz solar em eletricidade.

p "Antes de 2014, células solares de pontos quânticos coloidais eram muito instáveis ​​e não podiam sobreviver fora de um ambiente de nitrogênio controlado, "disse Ahmad Kirmani, ex-integrante da KAUST." Essa situação mudou com o desenvolvimento de uma nova arquitetura que melhorou a estabilidade do dispositivo e a eficiência da conversão de energia. "

p As células solares de pontos quânticos mais recentes ensanduicham as partículas minúsculas entre dois filmes, conhecidos como camadas transportadoras de elétrons ou buracos. Esses revestimentos são projetados para extrair rapidamente cargas negativas ou positivas geradas por pontos fotoexcitados para um circuito externo. Além disso, as camadas fornecem proteção necessária contra elementos externos.

p Kirmani e seus colegas perceberam que reduzir o tamanho da camada de transporte de elétrons poderia aumentar o desempenho da célula solar de pontos quânticos. Esses filmes geralmente compreendem materiais sensíveis aos ultravioleta, como óxido de zinco, e normalmente precisam ter mais de 100 nanômetros de espessura para evitar a formação de defeitos que podem causar curto-circuito no dispositivo. Em contraste, filmes mais finos são mais desejáveis ​​porque podem extrair elétrons fotogerados em velocidades mais altas.

p A equipe KAUST desenvolveu uma técnica de duas etapas para produzir filmes ultrafinos que são suaves o suficiente para uma coleta eficiente de elétrons. Primeiro, eles depositaram um revestimento de óxido de índio em um eletrodo transparente para promover o crescimento de filme altamente ordenado. Uma segunda deposição de óxido de zinco, apenas 20 nanômetros de altura, selou quaisquer defeitos porosos e gerou uma interface extremamente uniforme.

p "Inicialmente, lutamos com a reprodutibilidade do dispositivo devido às irregularidades da superfície, "diz Kirmani." Filmes ultrafinos, Contudo, aderir melhor ao substrato. Ao otimizar as concentrações da solução, aliviámos as tensões mecânicas para fabricar filmes muito planos. "

p Comparações com um dispositivo de controle demonstraram que a camada ultrafina de transporte de elétrons funcionou tão eficientemente quanto um filme mais espesso de óxido de zinco. Surpreendentemente, a mistura de óxidos de zinco e índio na nova célula solar prolongou sua vida útil, estabilidade operacional e tolerância aos raios ultravioleta - vantagens que a equipe atribui em parte à transmissão ótica aprimorada através do dispositivo.