Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rekordně účinný solární článek na bázi kvantových teček by mohl být základem nové generace příslušných technologií. Zařízení prokázalo výjimečný výkon a zachovalo si účinnost i po dlouhodobém provozu.
Vědci (hlavní autor Sung-Yeon Jang, UNIST, Korea) za tímto účelem přišli s novou technikou výměny ligandů. Tento přístup umožňuje syntézu perovskitových kvantových teček (PQD) na bázi organických kationtů, které zajišťují výjimečnou stabilitu a zároveň potlačují vnitřní defekty ve fotoaktivní vrstvě solárních článků. Díky tomu se podařilo dosáhnout účinnosti přeměny energie 18,1 %. Loni byla Nobelova cena za chemii udělena právě v souvislosti s vývojem kvantových teček.
Kvantové tečky jsou schopny řídit fotoelektrické vlastnosti v závislosti na velikosti svých částic (typicky od několika desítek nanometrů). Zejména PQD již získaly značnou pozornost výzkumníků díky svým vynikajícím fotoelektrickým vlastnostem. Navíc jejich výrobní proces zahrnuje jednoduché nastříkání nebo nanesení do rozpouštědla, čímž odpadá nutnost složitějších procesů růstu na substrátech.
Praktické využití kvantových teček jako solárních článků však vyžaduje technologii, která zmenšuje vzdálenost mezi QD prostřednictvím ligandové výměny, což je proces, při němž se na povrch QD váže velká molekula, například ligandový receptor.
Organické PQD měly až dosud problémy s defekty ve svých krystalech a na povrchu během procesu substituce. V důsledku toho se jako materiály pro solární články používají převážně anorganické PQD s omezenou účinností do 16 %.
V nové studii výzkumný tým použil strategii výměny ligandů na bázi alkyl-amonium-jodidu, čímž účinně nahradil ligandy pro organické PQD. Tento průlom umožňuje vytvořit fotoaktivní vrstvu QD pro solární články s vysokou substituční účinností a řízenými defekty.
V důsledku toho se účinnost organických PQD, která byla dříve omezena na 13 % při použití stávající technologie substituce ligandů, výrazně zvýšila na 18,1 %.
Havid Aqoma et al, Alkyl ammonium iodide-based ligand exchange strategy for high-efficiency organic-cation perovskite quantum dot solar cells, Nature Energy (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01450-9
Zdroj: Ulsan National Institute of Science and Technology / TechXplore.com, přeloženo / zkráceno
