Une nouvelle technologie qui peut améliorer l'efficacité des cellules solaires à points quantiques à 11,53 % a été dévoilée. Publié dans le numéro de février 2020 de Matériaux énergétiques avancés , il a été évalué comme une étude qui a résolu les défis posés par la génération de courants électriques à partir de la lumière du soleil par des cellules solaires en améliorant l'extraction des trous.

Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Sung-Yeon Jang de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST, a développé un dispositif photovoltaïque qui maximise les performances des cellules solaires à points quantiques en utilisant des polymères organiques.

Les cellules solaires utilisent une caractéristique dont les électrons et les trous sont générés dans la couche absorbante. Les électrons libres libres et le trou se déplacent ensuite à travers la cellule, créer et remplir des trous. C'est ce mouvement d'électrons et de trous qui génère de l'électricité. Par conséquent, la création de plusieurs paires électron-trou et leur transport sont une considération importante dans la conception de cellules solaires efficaces.

L'équipe de recherche a remplacé un côté des cellules solaires à points quantiques par des matériaux organiques de transport de trous (HTM) afin de mieux extraire et transporter les trous. En effet, le polymère organique nouvellement développé possède non seulement une capacité d'extraction de trous supérieure, mais empêche également les électrons et les trous de se recombiner, qui permettent un transport efficace des trous vers l'anode.

Généralement, Les cellules solaires à points quantiques combinent des points quantiques riches en électrons (CQD de type n) et des points quantiques riches en trous (QD de type p). Dans ce travail, l'équipe de recherche a développé des HTM à base de polymère organique π‐conjugué (π‐CP), qui peut atteindre des performances supérieures à celles des HTM de pointe, CQD de type p. L'ingénierie moléculaire des ‐CP altère leurs propriétés optoélectroniques, et la génération et la collecte de charges dans les cellules solaires à points quantiques colloïdaux (CQDSC), leur utilisation sont considérablement améliorées.

Par conséquent, l'équipe de recherche a réussi à atteindre une efficacité de conversion de puissance (PCE) de 11,53 % avec une stabilité de stockage d'air décente. Il s'agit du PCE le plus élevé parmi les CQDSC utilisant des HTM organiques, et encore plus élevé que le meilleur CQDSC sans échange de ligand à l'état solide rapporté en utilisant pCQD-HTM. "Du point de vue du traitement des appareils, la fabrication du dispositif ne nécessite aucune étape d'échange de ligand à l'état solide ou de processus de dépôt couche par couche, favorable à l'exploitation des techniques de transformation commerciale, " a noté l'équipe de recherche.

"Cette étude résout le problème du transport des trous, qui a été le principal obstacle à la génération de courants électriques dans les cellules solaires à points quantiques, " explique le professeur Jang. " Ce travail suggère que l'ingénierie moléculaire des π‐CP organiques est une stratégie efficace pour l'amélioration simultanée de la PCE et de la processabilité des CQDSC, et une optimisation supplémentaire pourrait encore améliorer leurs performances."