Professeur Jongmin Choi, Département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie, DGIST. Crédit :DGIST
Une technologie pour accélérer encore la commercialisation des dispositifs photovoltaïques (PV) à points quantiques colloïdaux (CQD), qui devraient être des dispositifs photovoltaïques de nouvelle génération, a été développé.
La DGIST a récemment annoncé qu'une équipe de recherche composée du professeur Jongmin Choi du Département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie et du professeur Edward H. Sargent de l'Université de Toronto a identifié la cause de la dégradation des performances des dispositifs PV CQD et a développé une méthode de traitement des matériaux capable de stabiliser les performances des appareils.
Les points quantiques ont une excellente absorption de la lumière et sont capables d'absorber la lumière sur une large gamme de longueurs d'onde. D'où, ils ont attiré l'attention en tant que matériau clé pour les dispositifs photovoltaïques de prochaine génération. En particulier, les points quantiques sont légers, souple, et impliquent de faibles coûts de traitement ; donc, ils peuvent être remplacés en complétant les inconvénients des cellules solaires au silicium actuellement utilisées
À cet égard, plusieurs études sur l'efficacité de conversion photoélectrique (PCE) ont été menées dans le but d'améliorer les performances des dispositifs PV CQD. Cependant, très peu d'études se sont focalisées sur l'amélioration de la stabilité de ces dispositifs, ce qui est nécessaire pour le processus de commercialisation. En particulier, peu d'études ont utilisé le dispositif PV CQD au Point de Puissance Maximum, qui est l'environnement d'exploitation réel des appareils PV.
Illustration d'un PCE initial stable dans l'environnement d'exploitation réel des appareils photovoltaïques avec le déploiement de KI. Crédit :DGIST
Dans ce but, l'équipe de recherche a étudié les causes de la dégradation des performances en les exposant continuellement à l'éclairage et à l'oxygène pendant de longues périodes, similaires aux conditions de fonctionnement réelles, afin d'améliorer la stabilité requise pour la phase de commercialisation proprement dite des dispositifs PV CQD. Par conséquent, il a été identifié que les ions d'iode à la surface des solides des points quantiques étaient éliminés par oxydation, entraînant la formation d'une couche d'oxyde. Cette couche d'oxyde a entraîné la déformation de la structure de la boîte quantique, diminuant ainsi l'efficacité de l'appareil.
L'équipe de recherche a développé une méthode de substitution de ligand avec du potassium (K) pour améliorer la faible efficacité du dispositif. Le ligand fait référence aux ions ou molécules qui se lient à l'atome central d'un complexe similaire à une branche. Ici, Iodure de potassium, qui empêche l'oxydation de l'iode, a été déployé à la surface des solides de points quantiques pour subir un processus de substitution. À la suite de l'application de la méthode inventée, l'appareil a maintenu son taux de performance continu de plus de 80%, qui est son taux d'efficacité initial, pendant 300 heures. Ce nombre est un chiffre supérieur aux performances pré-mesurées jusqu'à présent.
Le professeur Jongmin Choi de la DGIST a déclaré :"L'étude vise à démontrer que le dispositif PV CQD peut fonctionner de manière plus stable dans l'environnement d'exploitation réel, " et a en outre commenté, « Les résultats devraient accélérer encore la commercialisation du dispositif PV CQD. »
Les résultats de cette étude ont été publiés le 20 février dans un leader mondial, revue académique internationale Matériaux avancés . Le professeur Jongmin Choi du Département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie de la DGIST a participé à cette étude en tant qu'auteur principal.
