El equipo identificó un método para mejorar la conductividad eléctrica mediante el uso de luz "en forma de pulso", que genera energía sustancial de manera concentrada a intervalos regulares. Este método podría sustituir el proceso de tratamiento térmico, que requiere una cantidad importante de tiempo para lograr el mismo resultado. Se espera que este enfoque facilite la producción y comercialización de células solares de puntos cuánticos de PbS en el futuro.

Los puntos cuánticos de PbS son materiales semiconductores a nanoescala que se están investigando activamente para el desarrollo de células solares de próxima generación. Pueden absorber una amplia gama de longitudes de onda de la luz solar, incluida la luz ultravioleta, la luz visible, el infrarrojo cercano y el infrarrojo de onda corta, y tienen bajos costos de procesamiento debido al procesamiento de la solución y a sus excelentes propiedades fotoeléctricas.

La fabricación de células solares de puntos cuánticos de PbS implica varios pasos de proceso. Hasta hace poco, el proceso de tratamiento térmico se consideraba un paso esencial, ya que cubre eficazmente una capa de puntos cuánticos sobre un sustrato y trata térmicamente el material para aumentar aún más su conductividad eléctrica.

Sin embargo, cuando los puntos cuánticos de PbS se exponen a la luz, el calor y la humedad, la formación de defectos en su superficie puede acelerarse, lo que lleva a la recombinación de cargas y al deterioro del rendimiento del dispositivo. Este fenómeno dificulta la comercialización de estos materiales.

Para suprimir la formación de defectos en la superficie de los puntos cuánticos de PbS, un equipo dirigido por el profesor Choi propuso un tratamiento térmico que implicaba la exposición de los puntos a la luz durante un breve período de unos pocos milisegundos. Las técnicas convencionales para tratar térmicamente capas de puntos cuánticos de PbS implican calentarlas durante decenas de minutos a altas temperaturas utilizando placas calientes, hornos, etc.

La "técnica de tratamiento térmico de tipo pulso" propuesta por el equipo de investigación supera las deficiencias del método existente mediante el uso de luz intensa para completar el proceso de tratamiento térmico en unos pocos milisegundos. Esto da como resultado la supresión de defectos superficiales y la extensión de la vida útil de las cargas (electrones, huecos) que generan corriente eléctrica. Además, logra una alta eficiencia.

"A través de esta investigación, pudimos mejorar la eficiencia de las células solares mediante el desarrollo de un nuevo proceso de tratamiento térmico que puede superar las limitaciones del proceso de tratamiento térmico de puntos cuánticos existente", dijo el profesor Choi del Departamento de Ciencia e Ingeniería Energética de la DGIST. .

"Además, se espera que el desarrollo de un proceso de puntos cuánticos con un excelente efecto dominó facilite la aplicación generalizada de esta tecnología a una variedad de dispositivos optoelectrónicos en el futuro".

Esta investigación se realizó en colaboración con el profesor Changyong Lim del Departamento de Ingeniería Química Energética de la Universidad Nacional de Kyungpook y el profesor Jongchul Lim del Departamento de Ingeniería Energética de la Universidad Nacional de Chungnam.

Más información: Eon Ji Lee et al, Supresión de trampas superficiales inducidas térmicamente en sólidos coloidales de puntos cuánticos mediante luz pulsada ultrarrápida, pequeña (2024). DOI:10.1002/smll.202400380

Información de la revista: Pequeño

Proporcionado por DGIST (Instituto Daegu Gyeongbuk de Ciencia y Tecnología)