Новейшая разработка в области солнечных технологий — новый класс наночастиц, чувствительных к солнечному свету, — может привести к созданию более дешевых и гибких солнечных батарей.
Недавно разработанные и протестированные светочувствительные наночастицы, называемые коллоидными квантовыми точками, представляют собой твердые, стабильные светочувствительные наночастицы, которые помогут создать более дешевые и гибкие солнечные батареи для наружного применения по сравнению с нынешними. Кроме того, эти наночастицы могут стать основой для более совершенных газовых сенсоров, инфракрасных лазеров, инфракрасных светодиодов и многого другого.
Крошечные коллоидные квантовые точки, разработанные постдоком Чжицзюнь Нин и профессором Тедом Сарджентом, улавливают солнечный свет с помощью двух типов полупроводников: n-типа, богатого электронами, и p-типа, бедного электронами. Но главная проблема заключается в том, что при контакте с воздухом материалы n-типа связываются с атомами кислорода и теряют электроны, превращаясь в материалы p-типа.
Чтобы решить эту проблему, исследователи продемонстрировали новый коллоидный материал на основе квантовых точек n-типа, который не вступает в реакцию с кислородом при контакте с воздухом.
Удерживая одновременно стабильные слои n- и p-типа, исследователи смогли повысить эффективность поглощения света, что может помочь в создании новых оптоэлектронных устройств, использующих как свет, так и электричество.
«Это материальная инновация, это первая часть, и с помощью этого нового материала мы можем создавать новые конструкции устройств, — сказал Нин. — Йодид — практически идеальный лиганд для этих квантовых солнечных элементов, обладающий высокой эффективностью и стабильностью на воздухе. Такого еще никто не демонстрировал».
При тестировании нового гибридного материала n- и p-типа эффективность преобразования солнечной энергии составила 80 %. Исследователи утверждают, что эти точки можно объединить в чернила и наносить их на тонкие гибкие поверхности, например на крыши, что снизит стоимость и повысит доступность солнечной энергии.
«Область применения коллоидных фотоэлементов на квантовых точках требует постоянного повышения абсолютной производительности или эффективности преобразования энергии, — говорит Сарджент. — Эта область стремительно развивается, и темпы не снижаются, но нам нужно работать над тем, чтобы довести производительность до коммерчески привлекательного уровня».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Materials.