Une équipe dirigée par le professeur Jongmin Choi du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques a développé un point quantique en PbS capable d'améliorer rapidement la conductivité électrique des cellules solaires. Les résultats sont publiés dans la revue Small .

L'équipe a identifié une méthode permettant d'améliorer la conductivité électrique grâce à l'utilisation d'une lumière « pulsée », qui génère une énergie substantielle de manière concentrée à intervalles réguliers. Cette méthode pourrait remplacer le processus de traitement thermique, qui nécessite un temps important pour obtenir le même résultat. Cette approche devrait faciliter la production et la commercialisation de cellules solaires à points quantiques PbS à l'avenir.

Les points quantiques PbS sont des matériaux semi-conducteurs à l’échelle nanométrique qui font l’objet de recherches actives pour le développement de cellules solaires de nouvelle génération. Ils peuvent absorber une large gamme de longueurs d'onde de la lumière solaire, notamment l'ultraviolet, la lumière visible, le proche infrarouge et l'infrarouge à ondes courtes, et ont de faibles coûts de traitement en raison du traitement en solution et d'excellentes propriétés photoélectriques.

La fabrication de cellules solaires à points quantiques PbS implique plusieurs étapes de processus. Jusqu'à récemment, le processus de traitement thermique était considéré comme une étape essentielle car il recouvrait efficacement une couche de points quantiques sur un substrat et traitait thermiquement le matériau pour augmenter encore sa conductivité électrique.

Cependant, lorsque les points quantiques PbS sont exposés à la lumière, à la chaleur et à l’humidité, la formation de défauts à leur surface peut être accélérée, entraînant une recombinaison de charges et une détérioration des performances du dispositif. Ce phénomène rend difficile la commercialisation de ces matériaux.

Pour supprimer la formation de défauts à la surface des points quantiques en PbS, une équipe dirigée par le professeur Choi a proposé un traitement thermique impliquant l'exposition des points à la lumière pendant une brève période de quelques millisecondes. Les techniques conventionnelles de traitement thermique des couches de points quantiques PbS consistent à les chauffer pendant des dizaines de minutes à haute température à l'aide de plaques chauffantes, de fours, etc.

La « technique de traitement thermique de type pulsé » proposée par l'équipe de recherche surmonte les inconvénients de la méthode existante en utilisant une lumière intense pour terminer le processus de traitement thermique en quelques millisecondes. Il en résulte la suppression des défauts de surface et l'allongement de la durée de vie des charges (électrons, trous) qui génèrent du courant électrique. De plus, il atteint un rendement élevé.

"Grâce à cette recherche, nous avons pu améliorer l'efficacité des cellules solaires en développant un nouveau processus de traitement thermique capable de surmonter les limites du processus de traitement thermique par points quantiques existant", a déclaré le professeur Choi du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques de la DGIST. .

"En outre, le développement d'un processus de points quantiques avec un excellent effet d'entraînement devrait faciliter l'application généralisée de cette technologie à une gamme de dispositifs optoélectroniques dans le futur."

Cette recherche a été réalisée en collaboration avec le professeur Changyong Lim du Département de génie chimique énergétique de l'Université nationale de Kyungpook et le professeur Jongchul Lim du Département de génie énergétique de l'Université nationale de Chungnam.

Plus d'informations : Eon Ji Lee et al, Suppression des pièges de surface induits thermiquement dans les solides à points quantiques colloïdaux via une lumière pulsée ultrarapide, Petit (2024). DOI : 10.1002/smll.202400380

Informations sur le journal : Petit

Fourni par DGIST (Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk)