رکورد بالاترین کارایی سلول‌های خورشیدی حاوی نقاط کوانتومی شکست

به گزارش پایگاه خبری “ججین” به نقل از ایسنا، سونگ یئون جانگ از دانشکده انرژی و مهندسی شیمی در مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان، روشی برای سنتز نقاط کوانتومی پروسکیت مبتنی بر کاتیون آلی (PQD) ارائه کردند که از پایداری بالایی برای استفاده در سلول خورشیدی برخوردار بوده و می‌توان نقص‌های ساختاری درون نقاط کوانتومی را رفع کرد، به طوری که برای استفاده لایه‌های نوری سلول‌های خورشیدی مناسب باشد.

پروفسور جانگ اظهار کرد: فناوری که ما توسعه دادیم، در سلول‌های خورشیدی نقاط کوانتومی به بهره‌وری چشمگیر ۱۸٫۱ درصد رسیده است. این دستاورد قابل توجه به بالاترین بهره‌وری در بین سلول‌های خورشیدی حاوی نقاط‌کوانتومی رسیده است.

علاقه روزافزون به نقاط کوانتومی کاملا مشهود است، چرا که سه دانشمندی که نقاط کوانتومی را کشف کردند و توسعه دادند، موفق به دریافت جایزه نوبل شدند. نقاط کوانتومی نانوکریستال‌های نیمه‌هادی با ابعادی از چندین نانومتر تا ده‌ها نانومتر هستند که قادر به کنترل خواص فتوالکتریک بر اساس اندازه ذرات خود هستند. به‌ویژه PQDها به دلیل خاصیت برجسته فتوالکتریکی که دارند، مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، فرایند تولید آنها ساده و در حلال صورت می‌گیرد و نیاز به فرآیند رشد روی بستر ندارد. این رویکرد ساده امکان تولید با کیفیت بالا در محیط‌های مختلف را فراهم می‌کند.

با این حال، استفاده عملی از نقاط‌کوانتومی به عنوان سلول‌های خورشیدی نیاز به فناوری دارد که فاصله بین نقاط‌کوانتومی را از طریق تبادل لیگاند کاهش دهد، فرآیندی که یک مولکول بزرگ مانند گیرنده لیگاند را به سطح نقاط‌کوانتومی متصل می‌کند. PQDهای آلی با چالش‌های قابل توجهی از جمله نقص در کریستال روبه‌رو هستند. در نتیجه، PQDهای معدنی با راندمان محدود تا ۱۶ درصد به عنوان مواد اولیه برای سلول‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این پروژه محققان از تبادل لیگاند مبتنی بر آلکیل آمونیوم یدید استفاده کردند و به‌طور مؤثر لیگاندها را به PQDهای آلی اضافه کردند و با این کار آنها را برای استفاده در سلول‌های خورشیدی مناسب کردند. نتایج این پروژه راندمان ۱۸٫۱ را برای محققان به ارمغان آورد، به طوری که بعد از دو سال ذخیره‌سازی هنوز عملکرد خود را حفظ می‌کند که نشان از ثبات بالای آن دارد.