Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja

Kvanttipisteinen aurinkosähkökennojen tekniikka mahdollistaa luoda alalle uuden materiaalin, jolla tavoitellaan uutta tehokkuutta aurinkosähkötekniikkaan.

Kvanttipisteiden kaistaeroja voidaan säätää useilla eri energiatasoilla muuttamalla niiden kokoa. Tämä ominaisuus tekee kvanttipisteistä houkuttelevia moniliitoksissa aurinkokennoissa, joissa käytetään erilaisia materiaaleja tehokkuuden parantamiseksi keräämällä useita osia auringon spektristä.

Kvanttipisteaurinkokennoilla on potentiaalia lisätä auringon fotonikonversion suurinta saavutettavaa termodynaamisen muunnostehokkuutta noin 66 %:iin käyttämällä kuumia valogeneroituja kantajia korkeampien valojännitteiden tai valovirtojen tuottamiseksi.

Korealaisen Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technologyn (DGIST) energiatekniikan laitoksen professori Jong-min Choin johtama tutkimusryhmä on kehittänyt tekniikkaa, jolla voidaan merkittävästi parantaa kvanttipisteisten aurinkosähkökennojen tehokkuutta ottamalla käyttöön orgaaniseen liuottimeen dispergoituva MXene-materiaali.

Tutkijoiden mukaan kvanttipisteiset aurinkosähkökennot ovat kehittyneet nopeasti viime vuosina. Suorituskyky on kuitenkin edelleen rajallinen energiatason vääristymien ja pinnan halkeamien vuoksi, joissa valoa absorboivien materiaalien ja aukonsiirtomateriaalien väliset energiatasot eivät ole asianmukaisesti järjestettyjä. Erityisesti energiatasovirhe estää sähkövarausten tehokkaan poistamisen, mikä heikentää merkittävästi aurinkokennojen suorituskykyä.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi professori Choin tutkimusryhmä on kehittänyt teknologian 2D-rakenteisen MXene:n soveltamiseksi kvanttipisteaurinkosähkökennoihin.

Polykatekoli, jolla on erinomainen orgaanisen liuottimen dispergoituvuus, yhdistettiin MXene-rakenteen pintaan, jotta sitä voitiin soveltaa kvanttipistemusteen menetelmiin.

MXenen käyttöönoton myötä kvanttipistekalvo muodosti korkean Fermi-tason ja kvanttipisteiden varausten uudelleenjärjestely saavutettiin ratkaisemaan energiatason kohdistusvirheongelmaa. Lisäksi 2D-rakenteinen MXene estää metallin tunkeutumisen laitteen läpi, mikä parantaa tehon muunnostehokkuutta 12,8 %:sta 13,6 %:iin ja parantaa lämpöstabiilisuutta noin 30 %.

Professori Choi totesi, että "Tässä tutkimuksessa olemme kehittäneet tavan parantaa kvanttipisteaurinkosähkökennojen tehokkuutta ja esittäneet idean MXene:n soveltamisesta seuraavan sukupolven kvanttipisteisiin elektroniikkalaitteisiin." Hän totesi edelleen, että "Aiomme kehittää pinnan stabilointiteknologiaa parantaaksemme kvanttipisteisten aurinkosähkökennojen vakautta ja tehokkuutta tulevan tutkimuksen avulla."

Aiheesta aiemmin:

Kvanttipisteet tehostavat valon keruuta

Oikean kokoisia kvanttipisteitä