Автор AZoNano 28 июня 2021 г.

Квантовые точки (КТ) представляют собой полупроводниковые частицы размером всего несколько нанометров, которые, благодаря своему небольшому размеру, демонстрируют особые оптические и электронные свойства, обусловленные квантовой механикой.

С существующими и предполагаемыми применениями в экранах, освещении, лазерах и сборе энергии, исследования квантовых точек неуклонно прогрессируют. В частности, коллоидные КТ (ККТ) были в центре внимания нанотехнологий более десяти лет.

ККТ представляют собой полупроводниковые нанокристаллы, которые можно легко получить из растворов, что делает их пригодными для массового производства. Однако для того, чтобы устройства на основе CQD работали наилучшим образом, квантовые точки должны быть монодисперсными, то есть все они должны иметь одинаковый размер. Если их размеры не равны (полидисперсны), энергетический беспорядок в оптоэлектронном устройстве увеличивается, что, в свою очередь, снижает его производительность. Хотя существуют некоторые стратегии борьбы с полидисперсностью CQD, проблему сложнее избежать в CQD на основе перовскита (Pe-CQD), которые требуют стадии очистки антирастворителем. Этот шаг неизменно приводит к агломерации наночастиц и, в конечном итоге, к большим различиям в размерах между квантовыми точками.

Хотя производство хорошо очищенных монодисперсных Pe-CQD может быть необходимо для производства высокоэффективных солнечных элементов, никто тщательно не исследовал взаимосвязь между полидисперсностью и характеристиками фотоэлектрического преобразования (преобразования). Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, доктор Ёнхун Ким и доцент Чонмин Чой из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук, Корея, недавно возглавили группу ученых в исследовании, опубликованном в ACS Energy Letters . Исследователи использовали метод, называемый гельпроникающей хроматографией, для «фильтрации» и группировки наночастиц в зависимости от их размера, что подтверждается несколькими измерениями их оптических свойств, а также просвечивающей электронной микроскопией. При таком подходе им удалось получить суспензии Pe-CQD с разной степенью полидисперсности.

Впоследствии они использовали эти суспензии для изготовления солнечных элементов и продемонстрировали связь между полидисперсностью и характеристиками. Как и ожидалось, монодисперсная суспензия привела к лучшему солнечному элементу благодаря однородному энергетическому ландшафту, что привело к более высокому поглощению света в оптимальной полосе частот. «С монодисперсными Pe-CQD наши солнечные элементы достигли эффективности преобразования мощности 15,3% и напряжения холостого хода 1,27 В. Эти значения являются самыми высокими из когда-либо сообщавшихся для Pe-CQD на основе CsPbI ₃ перовскит, который мы использовали », подчеркивает д-р Ким.

В целом, это исследование является отправной точкой в ​​области солнечных элементов на основе Pe-CQD, которые по-прежнему должны превосходить их аналоги на основе кремния, чтобы гарантировать коммерциализацию. «Исследования солнечных элементов Pe-CQD начались около четырех лет назад, поэтому необходимы дальнейшие исследования для улучшения характеристик и стабильности устройства. Тем не менее, наш подход к минимизации энергетического беспорядка с использованием монодисперсных Pe-CQD открывает путь для дальнейшего развития их потенциала. в оптоэлектронных приложениях », – заключает д-р Чой . Будем надеяться, что им удастся соединить все (квантовые) точки!

Источник: https://www.dgist.ac.kr/kr/introen2020.html