Se ha presentado una nueva tecnología que puede mejorar la eficiencia de las células solares de puntos cuánticos al 11,53%. Publicado en la edición de febrero de 2020 de Materiales energéticos avanzados , se ha evaluado como un estudio que resolvió los desafíos que plantea la generación de corrientes eléctricas a partir de la luz solar por células solares mejorando la extracción del pozo.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Sung-Yeon Jang en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST ha desarrollado un dispositivo fotovoltaico que maximiza el rendimiento de las células solares de puntos cuánticos mediante el uso de polímeros orgánicos.

Las células solares utilizan una característica de la cual se generan electrones y huecos en la capa absorbente. Los electrones libres libres y el agujero luego se mueven a través de la celda, creando y rellenando agujeros. Es este movimiento de electrones y huecos lo que genera electricidad. Por lo tanto, La creación de múltiples pares de electrones-huecos y su transporte son una consideración importante en el diseño de células solares eficientes.

El equipo de investigación cambió un lado de las células solares de puntos cuánticos por materiales de transporte de orificios orgánicos (HTM) para extraer y transportar mejor los orificios. Esto se debe a que el polímero orgánico recientemente desarrollado no solo posee una capacidad superior de extracción de orificios, pero también evita que los electrones y los huecos se recombinen, que permiten un transporte eficiente de los orificios al ánodo.

Generalmente, Las células solares de puntos cuánticos combinan puntos cuánticos ricos en electrones (CQD de tipo n) y puntos cuánticos ricos en huecos (QD de tipo p). En este trabajo, el equipo de investigación desarrolló HTM basados ​​en polímeros orgánicos π conjugados (π ‐ CP), que puede lograr un rendimiento superior al de HTM de última generación, CQD de tipo p. La ingeniería molecular de los π-CPs altera sus propiedades optoelectrónicas, y la generación y recolección de carga en células solares de puntos cuánticos coloidales (CQDSC), su uso se mejora sustancialmente.

Como resultado, el equipo de investigación logró lograr una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 11,53% con una estabilidad de almacenamiento de aire decente. Este es el PCE más alto entre los CQDSC que utilizan HTM orgánicos, e incluso más alto que el mejor CQDSC libre de intercambio de ligando de estado sólido informado utilizando pCQD-HTM. "Desde el punto de vista del procesamiento de dispositivos, la fabricación del dispositivo no requiere ningún paso de intercambio de ligando de estado sólido o proceso de deposición capa por capa, que es favorable para la explotación de técnicas comerciales de procesamiento, "señaló el equipo de investigación.

"Este estudio resuelve el problema del transporte de pozos, que ha sido el principal obstáculo para la generación de corrientes eléctricas en las células solares de puntos cuánticos, ", dice el profesor Jang." Este trabajo sugiere que la ingeniería molecular de π-CP orgánicos es una estrategia eficiente para la mejora simultánea en PCE y procesabilidad de CQDSC, y una optimización adicional podría mejorar aún más su rendimiento ".