将量子点太阳能电池效率提高到11.53%

一项可以将量子点太阳能电池效率提高到11.53%的新技术已经亮相。该研究发表在 2020 年 2 月的Advanced Energy Materials 杂志上，被评估为一项研究，该研究通过增强空穴提取来解决太阳能电池从阳光中产生电流所带来的挑战。

由 UNIST 能源与化学工程学院的 Sung-Yeon Jang 教授领导的研究小组开发了一种光伏器件，该器件通过使用有机聚合物来最大限度地提高量子点太阳能电池的性能。

太阳能电池利用在吸收层中产生电子和空穴的特性。自由的自由电子和空穴然后穿过细胞，产生并填充空穴。正是这种电子和空穴的运动产生了电力。因此，创建多个电子-空穴对并传输它们是设计高效太阳能电池的重要考虑因素。

研究团队将量子点太阳能电池的一侧换成有机空穴传输材料 (HTM)，以更好地提取和传输空穴。这是因为新开发的有机聚合物不仅具有优异的空穴提取能力，而且可以防止电子和空穴复合，从而可以有效地将空穴传输到阳极。

通常，量子点太阳能电池结合了富电子量子点(n 型 CQD)和富空穴量子点(p 型 QD)。在这项工作中，研究团队开发了基于有机π共轭聚合物(π-CP)的 HTM，其性能优于最先进的 HTM、p 型 CQD。π-CP 的分子工程改变了它们的光电特性，使用它们的胶体量子点太阳能电池 (CQDSC) 中的电荷产生和收集得到了显着改善。

结果，研究团队成功地实现了 11.53% 的功率转换效率 (PCE)，并具有良好的空气存储稳定性。这是使用有机 HTM 的 CQDSC 中报告的最高 PCE，甚至高于使用 pCQD-HTM 报告的最佳固态配体无交换 CQDSC。“从器件加工的角度来看，器件制造不需要任何固态配体交换步骤或逐层沉积过程，这有利于开发商业加工技术，”研究团队指出。

“这项研究解决了空穴传输问题，该问题一直是量子点太阳能电池中产生电流的主要障碍，”张教授说。“这项工作表明，有机 π-CP 的分子工程是同时改善 CQDSC 的 PCE 和可加工性的有效策略，额外的优化可能会进一步提高其性能。”