Figura 1. O esquema da estrutura equilibrada do filme orgânico amorfo. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Recentemente, a eficiência de conversão de energia (PCE) de células solares baseadas em pontos quânticos coloidais (CQD) foi aprimorada, pavimentando o caminho para sua comercialização em diversos campos; no entanto, ainda estão longe de serem comercializados devido à sua eficiência não corresponder à sua estabilidade. Nesta pesquisa, uma equipe KAIST conseguiu células solares baseadas em CQD altamente estáveis e eficientes usando uma camada orgânica amorfa para bloquear a permeação de oxigênio e água.
As células solares baseadas em CQD são leves, flexível, e aumentam a captação de luz ao absorver a luz infravermelha próxima. Eles chamam atenção especial por suas propriedades ópticas controladas de forma eficiente, alterando os tamanhos dos pontos quânticos. Contudo, eles ainda são incompatíveis com as células solares existentes em termos de eficiência, estabilidade, e custo. Portanto, há uma grande demanda por uma nova tecnologia que possa melhorar simultaneamente o PCE e a estabilidade ao usar um material de eletrodo barato.
Respondendo a esta demanda, Professor Jung-Yong Lee da Escola de Graduação em Energia, Ambiente, Água e Sustentabilidade e sua equipe introduziram uma tecnologia para melhorar a eficiência e estabilidade das células solares baseadas em CQD.
A equipe descobriu que um filme fino orgânico amorfo tem uma forte resistência ao oxigênio e à água. Usando essas propriedades, eles empregaram esta camada orgânica dopada como uma camada seletiva de orifício superior (HSL) para as células solares PbS CQD, e confirmou que as propriedades hidro / oxofóbicas da camada protegeram eficientemente a camada de PbS. De acordo com as simulações de dinâmica molecular, a camada adiou significativamente a permeação de oxigênio e água na camada de PbS. Além disso, a injeção eficiente dos orifícios na camada reduziu a resistência interfacial e melhorou o desempenho.
Figura 2. Ilustração esquemática de células solares baseadas em CQD e gráficos mostrando seu desempenho. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Com esta tecnologia, a equipe finalmente desenvolveu células solares baseadas em CQD com excelente estabilidade. O PCE de seu dispositivo ficou em 11,7 por cento e manteve mais de 90 por cento de seu desempenho inicial quando armazenado por um ano em condições ambientais.
Professor Lee disse, "Esta tecnologia também pode ser aplicada a LEDs QD e dispositivos Perovskite. Espero que esta tecnologia possa acelerar a comercialização de células solares baseadas em CQD."
