Los puntos cuánticos (QD) son partículas semiconductoras de solo unos pocos nanómetros de ancho, gracias a su pequeño tamaño, exhiben propiedades ópticas y electrónicas peculiares debido a la mecánica cuántica. Con aplicaciones existentes y previstas en pantallas, Encendiendo, láseres y recolección de energía, la investigación en puntos cuánticos ha progresado constantemente. En particular, Las QD coloidales (CQD) han estado en el centro de atención de la nanotecnología durante más de una década.

Los CQD son nanocristales semiconductores que se pueden producir fácilmente a partir de procesos basados ​​en soluciones, que los hacen aptos para la producción en masa. Sin embargo, para que los dispositivos basados ​​en CQD funcionen al máximo, los puntos cuánticos deben ser monodispersos, es decir, todos deben tener el mismo tamaño. Si sus tamaños no son iguales (polidispersos), aumenta el desorden energético dentro del dispositivo optoelectrónico, lo que a su vez dificulta su desempeño. Si bien existen algunas estrategias para combatir la polidispersidad en los CQD, el problema es más complicado de evitar en los CQD basados ​​en perovskita (Pe-CQD), que requieren un paso de purificación con un antidisolvente. Este paso conduce invariablemente a la aglomeración de nanopartículas, y ultimamente, grandes variaciones de tamaño entre puntos cuánticos.

Aunque podría ser necesario producir Pe-CQD monodispersos bien purificados para producir células solares altamente eficientes, nadie ha explorado detenidamente la relación entre la polidispersidad y el rendimiento fotovoltaico (conversión). Para llenar este vacío de conocimiento, Dr. Younghoon Kim y el profesor asistente Jongmin Choi del Instituto de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk, Corea, recientemente dirigió un equipo de científicos en un estudio que publicó en Letras de energía ACS . Los investigadores utilizaron una técnica llamada cromatografía de permeación en gel para 'filtrar' y agrupar las nanopartículas en función de su tamaño. como lo confirman varias mediciones de sus propiedades ópticas, así como microscopía electrónica de transmisión. Con este enfoque, lograron obtener suspensiones de Pe-CQD con diferentes grados de polidispersidad.

Después, utilizaron estas suspensiones para fabricar células solares y demostrar el vínculo entre la polidispersidad y el rendimiento. Como se esperaba, la suspensión monodispersa resultó en una mejor celda solar gracias a su paisaje energético homogéneo, lo que condujo a una mayor absorción de luz dentro de la banda de frecuencia óptima. "Con los Pe-CQD monodispersos, Nuestras células solares alcanzaron una eficiencia de conversión de energía del 15,3% y un voltaje de circuito abierto de 1,27 V.Estos valores son los más altos jamás reportados para Pe-CQDs basados ​​en CsPbI ₃ , la perovskita que usamos, "destaca el Dr. Kim.

En general, este estudio es un trampolín en el campo de las células solares basadas en Pe-CQD, que todavía necesitan superar a sus homólogos basados ​​en silicio para garantizar la comercialización. "La investigación sobre las células solares Pe-CQD comenzó hace unos cuatro años, por lo que se necesitan más estudios para mejorar el rendimiento y la estabilidad del dispositivo. Todavía, Nuestro enfoque para minimizar el trastorno energético utilizando Pe-CQD monodispersos allana el camino para desarrollar aún más su potencial en aplicaciones optoelectrónicas, "concluye el Dr. Choi.