Nova abordagem de pontos quânticos pode melhorar a condutividade elétrica das células solares

Uma equipe liderada pelo professor Jongmin Choi, do Departamento de Ciência e Engenharia Energética, desenvolveu um ponto quântico de PbS que pode aumentar rapidamente a condutividade elétrica das células solares. As descobertas são publicadas na revista Small .

A equipe identificou um método para aumentar a condutividade elétrica através do uso de luz “em forma de pulso”, que gera energia substancial de forma concentrada em intervalos regulares. Este método poderia substituir o processo de tratamento térmico, que requer um tempo significativo para atingir o mesmo resultado. Espera-se que esta abordagem facilite a produção e comercialização de células solares de pontos quânticos de PbS no futuro.

Os pontos quânticos de PbS são materiais semicondutores em nanoescala que estão sendo pesquisados ativamente para o desenvolvimento de células solares de próxima geração. Eles podem absorver uma ampla gama de comprimentos de onda da luz solar, incluindo ultravioleta, luz visível, infravermelho próximo e infravermelho de ondas curtas, e têm baixos custos de processamento devido ao processamento da solução e excelentes propriedades fotoelétricas.

A fabricação de células solares de pontos quânticos de PbS envolve várias etapas do processo. Até recentemente, o processo de tratamento térmico era considerado uma etapa essencial, pois revestia efetivamente uma camada de pontos quânticos sobre um substrato e tratava termicamente o material para aumentar ainda mais sua condutividade elétrica.

No entanto, quando os pontos quânticos de PbS são expostos à luz, calor e umidade, a formação de defeitos em sua superfície pode ser acelerada, levando à recombinação de carga e à deterioração do desempenho do dispositivo. Esse fenômeno torna um desafio a comercialização desses materiais.

Para suprimir a formação de defeitos na superfície dos pontos quânticos de PbS, uma equipe liderada pelo professor Choi propôs um tratamento térmico envolvendo a exposição dos pontos à luz por um breve período de alguns milissegundos. As técnicas convencionais para tratamento térmico de camadas de pontos quânticos de PbS envolvem aquecê-las por dezenas de minutos em altas temperaturas usando placas quentes, fornos, etc.

A "técnica de tratamento térmico do tipo pulso" proposta pela equipe de pesquisa supera as deficiências do método existente usando luz forte para completar o processo de tratamento térmico em alguns milissegundos. Isso resulta na supressão de defeitos superficiais e na extensão da vida útil das cargas (elétrons, buracos) que geram corrente elétrica. Além disso, atinge alta eficiência.

“Através desta investigação, conseguimos melhorar a eficiência das células solares, desenvolvendo um novo processo de tratamento térmico que pode superar as limitações do processo de tratamento térmico de pontos quânticos existente”, disse o professor Choi, do Departamento de Ciência e Engenharia Energética da DGIST. .

"Além disso, espera-se que o desenvolvimento de um processo de pontos quânticos com excelente efeito cascata facilite a aplicação generalizada desta tecnologia a uma gama de dispositivos optoeletrônicos no futuro."

Esta pesquisa foi realizada em colaboração com o Professor Changyong Lim do Departamento de Engenharia Química de Energia da Universidade Nacional de Kyungpook e o Professor Jongchul Lim do Departamento de Engenharia de Energia da Universidade Nacional de Chungnam.

Mais informações: Eon Ji Lee et al, Supressão de armadilhas de superfície induzidas termicamente em sólidos de pontos quânticos coloidais via luz pulsada ultrarrápida, pequeno (2024). DOI:10.1002/smll.202400380
Informações do diário: Pequeno

Fornecido por DGIST (Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk)

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