Células solares de punto cuántico Zn-Cu-In-Se con una eficiencia certificada de conversión de energía del 11,6%

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las células solares de punto cuántico (QD) requieren cosechadores de luz eficientes y no tóxicos para mejorar la eficiencia de conversión de energía (PCE).
• La optimización de las propiedades de QD como la absorción de luz y la densidad de defectos es crucial para el rendimiento fotovoltaico.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar puntos cuánticos aleados de Zn-Cu-In-Se (QD) de alta calidad, libres de cadmio y plomo, para las células solares sensibilizadas por puntos cuánticos (QDSC).
• Investigar el impacto de estos nuevos QD en el rendimiento fotovoltaico de los QDSC.

Principales métodos:

• Síntesis de aproximadamente 4 nm de QDs aleados Zn-Cu-In-Se con una absorción que se extiende hasta ~ 1000 nm.
• La inmovilización de los sensibilizadores QD en los electrodos de película de TiO2.
• Fabricación y pruebas de rendimiento de las células solares sensibilizadas por puntos cuánticos (QDSC).

Principales resultados:

• Se obtuvo un PCE promedio del 11,66% y un PCE certificado del 11,61% en QDSC utilizando QD de Zn-Cu-In-Se.
• Demostró un rendimiento fotovoltaico significativamente mejorado en comparación con los QDSC de Cu-In-Se (11,66% frente al 9,54% de PCE).
• Las ganancias de rendimiento atribuidas a un borde de banda de conducción más alto que favorece la extracción de electrones y una estructura aleada que suprime la recombinación de cargas.

Conclusiones:

• Los QD aleados con Zn-Cu-In-Se libres de Cd y Pb son recolectores de luz eficaces para los QDSC de alto rendimiento.
• El PCE mejorado está relacionado con una mejor extracción de electrones y una recombinación de carga reducida.
• Estos hallazgos allanan el camino para una tecnología de células solares basadas en QD eficiente y sostenible.