ben-yang-WvJNN8Nh4Qg-unsplash

Bezołowiowe ogniwa słoneczne z kropkami kwantowymi o wydajności 10%

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych stworzyli ogniwo słoneczne z kropką kwantową, które ma wydajność konwersji fotonu na elektron 85%. Mówi się również, że urządzenie wykazuje niezwykłą tolerancję na defekty i skład wolny od pierwiastków toksycznych.

Zespół badawczy z Los Alamos National Laboratory w USA twierdzi, że opracował ogniwo słoneczne z kropką kwantową bez ołowiu lub innych toksycznych pierwiastków, które osiąga wydajność konwersji w zakresie od 9% do 10%.

Naukowcy włączyli koloidalne kropki kwantowe półprzewodnikowe z domieszką cynku do bardzo porowatej błony tytanowej, osadzonej jako elektroda zbierająca ładunek w ogniwie słonecznym z miedzi, indu i selenu (CIS).

Kropki kwantowe są w stanie zebrać padające fotony słoneczne i uwolnić ściśle związane elektrony do pasma przewodzenia o wysokiej ruchliwości. „Te elektrony zostały następnie przeniesione na elektrodę tytanową, która ostatecznie wytworzyła fotoprąd” – wyjaśniają naukowcy.

Chociaż wykryto pewne niedoskonałości w złożonej strukturze kropek kwantowych, zdaniem naukowców miały one niewielki wpływ na wydajność urządzenia. „Pomimo ich głębokiego wpływu na dynamikę fotoluminescencji, modyfikacje powierzchni mają zaskakująco niewielki wpływ na wydajność fotowoltaiczną, co sugeruje, że wady intrapapy nie utrudniają, ale w rzeczywistości wspomagają proces fotokonwersji”, powiedziała grupa.

Wyjaśniono również, że na 100 zaabsorbowanych fotonów wykryto 85 fotogenerowanych elektronów, co oznacza, że ​​wydajność konwersji fotonu na elektron wynosiła 85%. „Wysoka efektywność fotokonwersji w połączeniu z niezwykłą tolerancją na defekty i skład wolny od pierwiastków toksycznych sprawiają, że te kropki kwantowe są bardzo obiecującymi materiałami do wdrażania niedrogich, łatwo skalowalnych i potencjalnie jednorazowych ogniw słonecznych” – potwierdzili naukowcy.

Kropki kwantowe – nanocząstki materiału półprzewodnikowego zdolne do przenoszenia ładunku – były badane pod kątem ich potencjału ogniw słonecznych w różnych materiałach przez co najmniej dekadę i poczyniły imponujący postęp od pierwszej zgłoszonej wydajności ogniw dla technologii – 2,7% w 2010 r.

W marcu naukowcy z Narodowego Instytutu Nauki i Technologii w Korei Południowej (UNIST) stworzyli tandemowe urządzenie fotowoltaiczne z hybrydową serią organiczną o wydajności 12,82%, łączące kropki kwantowe i materiały fotoaktywne z organiczną heterozłączem (BHJ). Twierdzili, że ten wskaźnik wydajności jest najwyższy wśród zgłoszonych koloidalnych komórek kropki kwantowej, w tym urządzeń jednozłączowych i urządzeń tandemowych.

Miesiąc wcześniej naukowcy z australijskiego University of Queensland osiągnęli 16,6% wydajności poprzez syntezę ogniwa słonecznego z kropką kwantową z perowskitu halogenkowego . NREL ustanowił poprzedni rekord wydajności ogniwa kropki kwantowej w 2017 r. Na 13,4%, pracując z podobnym perowskitem ołowiowym.

Tagi: , , , ,
poprzedni
następny