WASHINGTON—États-Unis Les chercheurs et ingénieurs du Naval Research Laboratory (NRL) de la division des sciences et technologies de l'électronique ont démontré les tensions en circuit ouvert les plus élevées enregistrées à ce jour pour les cellules solaires à points quantiques. En utilisant des substances à points quantiques nanocristallins (QD) de sulfure de plomb colloïdal (PbS), les chercheurs ont atteint une tension en circuit ouvert (VOC) de 692 millivolts (mV) en utilisant la bande interdite QD d'un 1,4 électron volt (eV) dans une cellule solaire QD sous un seul éclairage solaire.

"Ces résultats démontrent clairement qu'il existe une formidable opportunité d'amélioration des tensions en circuit ouvert supérieures à un volt en utilisant des QD plus petits dans les cellules solaires QD, " a déclaré Woojun Yoon, Doctorat., Chercheur postdoctoral du CNRC, Branche des appareils à semi-conducteurs du NRL. « La capacité de traitement de la solution associée au potentiel de plusieurs processus de génération d'excitons font des points quantiques nanocristallins des candidats prometteurs pour le photovoltaïque de troisième génération à faible coût et à haut rendement. »

Malgré ce potentiel remarquable de génération de photocourants élevés, la tension en circuit ouvert réalisable est fondamentalement limitée en raison des processus de recombinaison non radiatifs dans les cellules solaires QD. Pour dépasser cette frontière, Les chercheurs du LNR ont repensé la passivation moléculaire dans les cellules solaires à jonction métal-QD Schottky (jonction unidirectionnelle métal à semi-conducteur) capables d'atteindre les tensions en circuit ouvert les plus élevées jamais signalées pour les cellules solaires colloïdales à base de QD.

Les résultats expérimentaux démontrent qu'en améliorant la passivation de la surface PbS QD grâce à un recuit sur mesure de QD et de l'interface métal-QD en utilisant la passivation au fluorure de lithium (LiF) avec une épaisseur de LiF optimisée. Cela s'avère essentiel pour réduire les densités de courant d'obscurité en passivant les pièges localisés dans la surface PbS QD et l'interface métal-QD à proximité de la jonction, minimisant ainsi les processus de recombinaison non radiative dans les cellules.

Au cours de la dernière décennie, les analyses du ministère de la Défense (DoD) et le récent plan stratégique de performance en matière de durabilité FY12 du ministère, a cité la dépendance de l'armée aux combustibles fossiles comme un risque stratégique et a identifié les investissements dans les énergies renouvelables et l'efficacité énergétique comme mesures d'atténuation clés. La recherche au NRL s'engage à soutenir les objectifs et la mission du DoD en fournissant des recherches fondamentales et appliquées sur des technologies énergétiques renouvelables et durables prêtes pour la mission, notamment les carburants hybrides et les piles à combustible, photovoltaïque, et des micro-organismes biologiques neutres en carbone.