Pogingen om zonnecellen te verbeteren kunnen een evenwichtsoefening lijken, omdat het optimaliseren van de ene variabele een andere in gevaar kan brengen. De introductie van nanodraden in colloïdale quantum-dot-zonnecellen (CQDSC's) wekte interesse als een middel om een ​​beperking in de laagdikte van de ladingsverzameling te verbeteren. Het hoge oppervlak van de nanodraad brengt echter andere remmende factoren met zich mee. Nu Jin Chang, Qing Shen en collega's laten zien hoe een verdere wijziging met behulp van een oxidelaag de oppervlakte-effecten van nanodraad kan verminderen voor beter presterende zonnecellen.

Colloïdale kwantumdots bieden een aantal voordelen voor zonnecellen:ze zorgen voor effectieve ladingscheidingslagen voor het produceren van een fotostroom; hebben afstembare bandhiaten; en kan in oplossing worden verwerkt bij lage temperaturen. De lage diffusielengte voor ladingsdragers gegenereerd in colloïdale kwantumdots beperkt echter de maximale laagdikte - deze mag niet dikker zijn dan de afstand die de dragers kunnen afleggen om de heterojunctie te bereiken voordat ze opnieuw combineren. Deze beperkte dikte dekt het energieabsorptievermogen af.

Het doordringen van de quantum-dot-lagen met nanodraad-heterojuncties kan grotere diktes mogelijk maken. Maar aangezien recombinatie plaatsvindt op interfaces, het hogere oppervlak van nanodraad-heterojuncties ondermijnt het gemaakte voordeel.

Chang, Shen en collega's van de University of Electro-Communications en CREST in Japan, Universitat Jaume I in Spanje, Kyushu Institute of Technology en King Abdulaziz University in Saoedi-Arabië tonen aan dat een titaniumoxidelaag het oppervlak van de nanodraden kan passiveren, waardoor recombinatie wordt verminderd. De oxidelaag zorgt voor een verbetering van 40% in de energieconversie-efficiëntie van de apparaten en ze zijn meer dan 130 dagen stabiel in de lucht.

"Dit werk benadrukt het belang van metaaloxidepassivering bij het bereiken van hoogwaardige bulk heterojunctie zonnecellen, " concluderen de auteurs. "Het ladingsrecombinatiemechanisme dat in dit werk is ontdekt, zou licht kunnen werpen op de verdere verbetering van PbS CQDSC's en/of andere soorten zonnecellen."