Onlangs, de stroomconversie-efficiëntie (PCE) van op colloïdale kwantumdot (CQD) gebaseerde zonnecellen is verbeterd, de weg vrijmaken voor hun commercialisering op verschillende gebieden; hoe dan ook, ze zijn nog lang niet gecommercialiseerd omdat hun efficiëntie niet overeenkomt met hun stabiliteit. In dit onderzoek, een KAIST-team bereikte zeer stabiele en efficiënte op CQD gebaseerde zonnecellen door een amorfe organische laag te gebruiken om zuurstof- en waterpermeatie te blokkeren.

CQD-gebaseerde zonnecellen zijn lichtgewicht, flexibel, en ze stimuleren het oogsten van licht door nabij-infrarood licht te absorberen. Ze trekken speciale aandacht voor hun optische eigenschappen die efficiënt worden gecontroleerd door de grootte van de kwantumdots te veranderen. Echter, ze zijn nog steeds onverenigbaar met bestaande zonnecellen in termen van efficiëntie, stabiliteit, en kosten. Daarom, er is grote vraag naar een nieuwe technologie die tegelijkertijd zowel PCE als stabiliteit kan verbeteren terwijl een goedkoop elektrodemateriaal wordt gebruikt.

Inspelend op deze vraag, Professor Jung-Yong Lee van de Graduate School of Energy, Omgeving, Water and Sustainability en zijn team introduceerden een technologie om de efficiëntie en stabiliteit van op CQD gebaseerde zonnecellen te verbeteren.

Het team ontdekte dat een amorfe organische dunne film een ​​sterke weerstand heeft tegen zuurstof en water. Met behulp van deze eigenschappen, ze gebruikten deze gedoteerde organische laag als een top-hole selectieve laag (HSL) voor de PbS CQD-zonnecellen, en bevestigde dat de hydro/oxo-fobe eigenschappen van de laag de PbS-laag efficiënt beschermden. Volgens de moleculaire dynamica-simulaties, de laag stelde de zuurstof- en waterpermeatie in de PbS-laag aanzienlijk uit. Bovendien, de efficiënte injectie van de gaten in de laag verminderde de grensvlakweerstand en verbeterde prestaties.

Met deze technologie, het team ontwikkelde uiteindelijk op CQD gebaseerde zonnecellen met uitstekende stabiliteit. De PCE van hun apparaat bedroeg 11,7 procent en behield meer dan 90 procent van zijn oorspronkelijke prestaties bij opslag gedurende een jaar onder omgevingsomstandigheden.

Professor Lee zei:"Deze technologie kan ook worden toegepast op QD-LED's en Perovskiet-apparaten. Ik hoop dat deze technologie de commercialisering van op CQD gebaseerde zonnecellen kan versnellen."