Een technologie om de commercialisering van Colloidal Quantum Dot (CQD) Photovoltaic (PV) apparaten verder te versnellen, die naar verwachting de volgende generatie fotovoltaïsche apparaten zullen zijn, is ontwikkeld.

DGIST heeft onlangs aangekondigd dat een onderzoeksteam met professor Jongmin Choi van het Department of Energy Science &Engineering en professor Edward H. Sargent van de University of Toronto de oorzaak van de prestatievermindering in CQD PV-apparaten heeft geïdentificeerd en een materiaalverwerkingsmethode heeft ontwikkeld die in staat is om het stabiliseren van de prestaties van de apparaten.

Quantum dots hebben een uitstekende lichtabsorptie en zijn in staat om licht te absorberen over een breed scala aan golflengten. Vandaar, ze hebben de aandacht getrokken als een belangrijk materiaal voor fotovoltaïsche apparaten van de volgende generatie. Vooral, kwantumstippen zijn licht, flexibel, en lage verwerkingskosten met zich meebrengen; daarom, ze kunnen worden vervangen door de nadelen van siliciumzonnecellen die momenteel in gebruik zijn aan te vullen

In dit verband, er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd naar de efficiëntie van foto-elektrische conversie (PCE) met als doel de prestaties van CQD PV-apparaten te verbeteren. Echter, zeer weinig studies hebben zich gericht op het verbeteren van de stabiliteit van deze apparaten, die nodig is voor het commercialiseringsproces. Vooral, weinig studies hebben het CQD PV-apparaat op het maximale stroompunt gebruikt, wat de daadwerkelijke bedrijfsomgeving van PV-apparaten is.

Voor dit doeleinde, het onderzoeksteam onderzocht de oorzaken van prestatievermindering door ze gedurende lange tijd continu bloot te stellen aan verlichting en zuurstof, vergelijkbaar met de werkelijke bedrijfsomstandigheden, om de stabiliteit te verbeteren die nodig is voor de daadwerkelijke commercialiseringsfase van CQD PV-apparaten. Als resultaat, er werd vastgesteld dat de jodium-ionen op het oppervlak van de quantum dot-vaste stoffen werden verwijderd via oxidatie, waardoor een oxidelaag ontstaat. Deze oxidelaag resulteerde in de vervorming van de quantum dot-structuur, waardoor de efficiëntie van het apparaat afneemt.

Het onderzoeksteam ontwikkelde een ligandsubstitutiemethode met kalium (K) om de lage efficiëntie van het apparaat te verbeteren. Ligand verwijst naar de ionen of moleculen die binden aan het centrale atoom van een complex vergelijkbaar met een vertakking. Hier, kaliumjodide, die de oxidatie van jodium voorkomt, werd ingezet op het oppervlak van kwantumdot-vaste stoffen om een ​​substitutieproces te ondergaan. Als gevolg van de toepassing van de uitgevonden methode, het apparaat handhaafde zijn continue prestatiepercentage van meer dan 80%, wat de initiële efficiëntie is, voor 300 uur. Dit aantal is een cijfer dat hoger is dan de vooraf gemeten prestatie tot nu toe.

Professor Jongmin Choi van DGIST zei:"De studie moet aantonen dat het CQD PV-apparaat stabieler kan werken in de werkelijke werkomgeving, " en verder commentaar, "De resultaten zullen naar verwachting de commercialisering van het CQD PV-apparaat verder versnellen."

De resultaten van dit onderzoek zijn op 20 februari gepubliceerd, in een wereldleidende, internationaal wetenschappelijk tijdschrift Geavanceerde materialen . Professor Jongmin Choi van de afdeling Energy Science &Engineering van DGIST nam als hoofdauteur deel aan dit onderzoek.