Nano-heterojunções para células solares

Célula solar
células solares captam a luz solar e se convertem em eletricidade. Em todo o mundo, a contribuição da eletricidade solar é maior devido a muitos módulos solares instalados. Tanto o potencial quanto a lacuna na utilização da energia solar pelas células solares são enormes. Os semicondutores atuam como absorvedores de luz para converter fótons em pares de elétron-buraco e o campo elétrico interno. Os processos fundamentais nas células solares são a absorção da luz e a separação da carga. A vida útil da operadora minoritária e a mobilidade da operadora são essenciais para a alta eficiência. As eficiências recordes de células de tamanho comercial variam entre 12% e 20%. A melhor eficiência atual das células solares inorgânicas de junção única é de 20-25% e está quase saturada durante a última década.
Células solares inorgânicas
Células solares inorgânicas processadas por solução baseadas em pontos quânticos semicondutores coloidais e nanocristais são muito promissores porque podem absorver luz em um amplo espectro de comprimentos de onda, graças ao fato de que os bandgaps nos pontos quânticos podem ser ajustados em uma grande faixa de energia . Eles também são comparativamente baratos de produzir. As células solares inorgânicas são feitas usando estruturas quânticas. A incorporação de MQW, SL e pontos quânticos em dispositivos fotovoltaicos leva a uma melhora espetacular da eficiência máxima teórica, em comparação com as células solares convencionais baseadas em semicondutores. As células solares doador-aceitadoras em forma de nanobastão também exibem desempenho estável no ar. Existem desafios para reduzir a lacuna entre os valores ideais e reais da eficiência de conversão.
Heterojunção em forma de nanorod
Células solares doador-aceitadoras são compostas inteiramente de nanocristais inorgânicos spin-cast da solução. As células solares usam a heterojunção nanocristal CdTe / CdSe em forma de nanobastão. Cada nanocristal ultrafino (~ 100 nm) é fundido por rotação a partir de uma solução de piridina filtrada. Essa tecnologia fornece filmes finos flexíveis e de grande área de nanocristais densamente compactados em praticamente qualquer substrato.
Pesquisa
pesquisadores na Espanha desenvolveram uma nova técnica para prolongar a vida útil do portador de carga em células solares nanocristais coloidais usando nano-heterojunções consistindo em aceitadores de elétrons e nanomateriais doadores. A técnica permite altas eficiências quânticas, mesmo em materiais fotovoltaicos com propriedades optoeletrônicas pobres. Cristais à base de cádmio foram usados ​​pelos pesquisadores porque os portadores de carga desses compostos duram muito tempo.
Prolongando a vida útil
Os pesquisadores criaram uma nano-heterojunção em massa em um dispositivo de célula solar, misturando materiais doadores e aceitadores de delectron de forma que, quando expostos à luz solar, pares de elétron-buraco fotogerados podem se separar em nanoescala e viajar ao longo do dispositivo através de dois nano-caminhos muito diferentes, para reduzir as chances de sua recombinação.
De acordo com o relatório publicado, os pesquisadores afirmam que, embora a eficiência de conversão de energia de suas células ainda seja um pouco menor do que a eficiência de gravação de dispositivos baseados em PbS pontos quânticos e eletrodos de titânia tipo n, ele demonstra a prova de princípio e, ao contrário de estudos anteriores que dependiam de aceitadores de elétrons de óxido pulverizado ou sinterização de alta temperatura a 500 ° C, sua técnica funciona usando um processo totalmente baseado em solução e em baixas temperaturas de menos de 100 ° C com vantagens não desprezíveis para fabricação rolo a rolo de baixo custo.