Las células solares de puntos cuánticos coloidales (CQD) han atraído una atención considerable debido a las ventajas de ser flexibles y ligeras. Adicionalmente, son mucho más fáciles de fabricar en comparación con las células solares de silicio comerciales que se utilizan en la actualidad. Ahora, Los investigadores informan de una nueva tecnología capaz de maximizar el rendimiento de las células solares CQD existentes.

El equipo, dirigido por el profesor Sung-Yeon Jang en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST, ha desarrollado soluciones procesadas, serie híbrida, dispositivos fotovoltaicos en tándem de alta eficiencia con CQD y materiales fotoactivos de heterounión orgánica a granel (BHJ). La absorción de la celda trasera orgánica compensó efectivamente la pérdida óptica en la celda frontal CQD, lo que mejoró la recolección general de fotones.

Los puntos cuánticos (QD) son partículas semiconductoras más pequeñas que unos pocos nanómetros. Como tienen características interesantes como la longitud de onda de emisión dependiente del tamaño, el espectro de absorción de la célula solar es bastante variable. En otras palabras, la ventaja de los QD es que absorben la luz en la región del infrarrojo cercano (NIR), que otras capas fotoactivas no pueden. Sin embargo, hay algunas áreas en la región NIR donde no ocurre la absorción de luz, incluso con QD.

Los investigadores desarrollaron su tecnología QD fotoactiva para compensar la pérdida de eficiencia cuántica externa (EQE) en la región NIR. Los dispositivos BHJ orgánicos absorbentes de NIR se emplearon como subcélulas traseras para recolectar los fotones NIR transmitidos de las subcélulas frontales de CQD.

Además, el equipo optimizó el equilibrio de densidad de corriente de cortocircuito de cada subcélula, y así creó una conexión en serie casi ideal utilizando una capa intermedia para lograr una eficiencia de conversión de energía (PCE) que es superior a la de cada dispositivo de unión simple. En efecto, el PCE (12,82%) del dispositivo híbrido en tándem fue el más alto entre los CQDPV informados, incluidos los dispositivos de unión única y los dispositivos en tándem, según el equipo de investigación. Los investigadores escriben, "Este estudio sugiere una ruta potencial para mejorar el rendimiento de los CQDPV mediante la hibridación adecuada con materiales fotoactivos que absorben NIR".

Es más, Las nuevas células solares en tándem híbridas se fabrican a temperatura ambiente y utilizan un proceso de solución para facilitar la fabricación. Como resultado, esta celda solar es asequible, mas economico, y menor costo en comparación con las células solares de silicio. Sus menores costes de fabricación también les dan una clara ventaja para la producción en masa.

"El dispositivo híbrido en tándem mostró una degradación casi insignificante después de un almacenamiento de aire durante tres meses, "dice el profesor Jang." Además, este estudio sugirió el potencial para lograr PCE> 15% en dispositivos híbridos en tándem mediante la reducción de la pérdida de energía en los CQDPV y la mejora de la absorción NIR en las OPV ".