Свет от солнца – наш самый богатый источник возобновляемой энергии, и изучение, как лучше всего получить эту радиацию, ключевое для будущих потребностей власти в мире. Исследователи в KAUST обнаружили, что эффективность солнечных батарей может быть повышена, объединив неорганические полупроводниковые нанокристаллы с органическими молекулами.Квантовые точки – кристаллы, которые только измеряют примерно 10 миллимикронов через. У электрона, пойманного в ловушку точкой, есть очень отличающиеся свойства от тех из электрона, свободного перемещаться через больший материал.
«Одно из самых больших преимуществ квантовых точек для технологий солнечной батареи – приспособляемость их оптических свойств», объяснил доцент KAUST Химической Науки Омар Мохаммед. «Ими можно управлять, изменяя размер квантовой точки».Мохаммед и его коллеги развивают ведущие квантовые точки сульфида для оптического сбора и преобразования побочной энергии; они имеют тенденцию быть больше, чем точки, сделанные из других материалов.
Соответственно, ведущие квантовые точки сульфида могут поглотить свет в более широком диапазоне частот. Это означает, что они могут поглотить большую пропорцию света от солнца когда по сравнению с другими меньшими точками.Чтобы сделать полностью функционирующую солнечную батарею, электроны должны быть в состоянии переехать от квантового поглотительного региона точки и течь к электроду.
Как ни странно, собственность больших ведущих квантовых точек сульфида, которая делает их полезными для широкополосного поглощения – меньшей электронной энергетической запрещенной зоны – также, препятствует этому процессу сбора и преобразования побочной энергии. Ранее, эффективная передача электрона была только достигнута для ведущих квантовых точек сульфида, меньших, чем 4,3 миллимикрона через, который вызвал сокращение в частоте преобразованного света.Инновации Мохаммедом и командой должны были смешать ведущие квантовые точки сульфида различных размеров с молекулами от семьи, известной как порфирины.
Исследователи показали, что, изменяя порфирин использовал, возможно управлять передачей обвинения от больших ведущих точек сульфида; в то время как одна молекула выключила передачу обвинения в целом, другой позволил передачу по уровню быстрее, чем 120 фемтосекунд.Команды полагают, что это улучшение способности к сбору и преобразованию побочной энергии происходит из-за межфазовых электростатических взаимодействий между отрицательно заряженной квантовой поверхностью точки и положительно заряженным порфирином.
«С этим подходом мы можем теперь расширить квантовый размер точки для эффективной передачи обвинения, чтобы включать большую часть почти инфракрасного спектрального региона, достигающего вне сокращения, о котором ранее сообщают», заявил Мохаммед. «Мы надеемся затем реализовать эту идею в солнечных батареях с различной архитектурой, чтобы оптимизировать эффективность».