Nanoheterouniones para células solares

Célula solar
Las células solares aprovechan la luz solar y se convierten en electricidad. En todo el mundo, la contribución de la electricidad solar es mayor debido a la gran cantidad de módulos solares instalados. Tanto el potencial como la brecha en la utilización de la energía solar por las células solares son enormes. Los semiconductores sirven como absorbentes de luz para convertir los fotones en pares de electrones y huecos, y el campo eléctrico interno. Los procesos fundamentales en las células solares son la absorción de luz y la separación de cargas. La vida útil de los transportistas minoritarios y la movilidad de los transportistas son fundamentales para lograr una alta eficiencia. Las eficiencias récord de las células de tamaño comercial oscilan entre el 12% y el 20%. La mejor eficiencia actual de las células solares inorgánicas de unión única es del 20-25% y está casi saturada durante la última década.
Células solares inorgánicas
Las células solares inorgánicas procesadas en solución basadas en nanocristales y puntos cuánticos semiconductores coloidales son muy prometedoras porque pueden absorber luz en un amplio espectro de longitudes de onda gracias al hecho de que las bandas prohibidas en los puntos cuánticos se pueden sintonizar en un amplio rango de energía. . También son comparativamente baratos de producir. Las células solares inorgánicas se fabrican utilizando estructuras cuánticas. La incorporación de MQW, SL y puntos cuánticos en dispositivos fotovoltaicos conduce a una mejora espectacular de la eficiencia máxima teórica, en comparación con las células solares convencionales basadas en semiconductores masivos. Las células solares donantes-aceptoras en forma de nanovarillas también exhiben un rendimiento estable en el aire. Existen desafíos para reducir la brecha entre los valores ideales y reales de la eficiencia de conversión.
Heterounión en forma de nanobarra
Las células solares donante-aceptor están compuestas completamente de nanocristales inorgánicos emitidos por rotación a partir de una solución. Las células solares utilizan la heterounión de nanocristales CdTe / CdSe en forma de nanovarilla. Cada nanocristal ultrafino (~ 100 nm) es centrifugado a partir de una solución de piridina filtrada. Esta tecnología proporciona películas delgadas, flexibles y de gran superficie de nanocristales densamente empaquetados en prácticamente cualquier sustrato.
Investigación
Investigadores en España han desarrollado una nueva técnica para prolongar la vida útil del portador de carga en células solares de nanocristales coloidales mediante el uso de nanoheterouniones formadas por nanomateriales aceptores y donantes de electrones. La técnica permite altas eficiencias cuánticas incluso en materiales fotovoltaicos con malas propiedades optoelectrónicas. Los investigadores utilizaron cristales a base de cadmio porque los portadores de carga de estos compuestos duran bastante tiempo.
Prolongación de la vida útil
Los investigadores crearon una nanoheterounión masiva en un dispositivo de células solares mezclando materiales aceptores y donantes de delectrones de tal manera que, cuando se exponen a la luz solar, los pares de electrones y huecos fotogenerados pueden separarse a nanoescala y viajar a lo largo de la dispositivo a través de dos nano-rutas muy diferentes, para reducir las posibilidades de su recombinación.
Según el informe publicado, los investigadores afirman que, aunque la eficiencia de conversión de energía de sus células sigue siendo un poco más baja que la de los dispositivos de eficiencia récord basados ​​en PbS puntos cuánticos y electrodos de titania tipo n, demuestra la prueba de principio y, a diferencia de los estudios anteriores que se basaron en aceptores de electrones de óxido catódico o sinterización de alta temperatura a 500 ° C, su técnica funciona utilizando un proceso totalmente basado en solución ya bajas temperaturas de menos de 100 ° C con ventajas nada despreciables para la fabricación de rollo a rollo de bajo costo.