Nano-heterojunctions untuk sel surya

Sel surya
sel surya memanfaatkan sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Di seluruh dunia, kontribusi listrik tenaga surya lebih tinggi karena banyak dipasang modul surya. Potensi dan kesenjangan pemanfaatan energi surya oleh sel surya sangat besar. Semikonduktor berfungsi sebagai penyerap cahaya untuk mengubah foton menjadi pasangan elektron-lubang, dan medan listrik internal. Proses mendasar dalam sel surya adalah penyerapan cahaya dan pemisahan muatan. Masa pakai pembawa minoritas dan mobilitas pembawa sangat penting untuk efisiensi tinggi. Rekor efisiensi sel ukuran komersial berkisar antara 12% dan 20%. Efisiensi terbaik sel surya sambungan tunggal anorganik saat ini adalah 20-25% dan hampir jenuh selama dekade terakhir.
Sel surya anorganik
Sel surya anorganik yang diproses dengan larutan berdasarkan titik kuantum semikonduktor koloid dan kristal nano menunjukkan banyak harapan karena mereka dapat menyerap cahaya pada spektrum panjang gelombang yang luas berkat fakta bahwa celah pita di titik kuantum dapat disetel pada rentang energi yang besar . Mereka juga relatif murah untuk diproduksi. Sel surya anorganik dibuat menggunakan struktur kuantum. Penggabungan MQW, SL dan titik-titik kuantum ke dalam perangkat fotovoltaik menghasilkan peningkatan efisiensi maksimum teoritis yang spektakuler, dibandingkan dengan sel surya berbasis semikonduktor massal konvensional. Sel surya donor-akseptor berbentuk nanorod juga menunjukkan kinerja yang stabil di udara. Ada tantangan untuk mengurangi kesenjangan antara nilai ideal dan nyata dari efisiensi konversi.
Heterojungsi berbentuk nanorod
Sel surya donor-akseptor seluruhnya terdiri dari nanocrystals anorganik spin-cast dari larutan. Sel surya menggunakan CdTe/CdSe nanocrystal heterojunction berbentuk nanorod. Setiap nanocrystal ultrathin (~ 100 nm) adalah spin-cast dari larutan piridin disaring. Teknologi ini menyediakan lapisan tipis yang luas dan fleksibel dari kristal nano padat pada hampir semua substrat.
Penelitian
Para peneliti di Spanyol telah mengembangkan teknik baru untuk memperpanjang umur pembawa muatan pada sel surya nanokristal koloid dengan menggunakan nano-heterojunctions yang terdiri dari bahan nano penerima dan donor elektron. Teknik ini memungkinkan efisiensi kuantum yang tinggi bahkan dalam bahan fotovoltaik dengan sifat optoelektronik yang buruk. Kristal berbasis kadmium digunakan oleh para peneliti karena pembawa muatan dalam senyawa ini bertahan cukup lama.
Memperpanjang umur
Para peneliti menciptakan nano-heterojunction massal dalam perangkat sel surya dengan mencampurkan akseptor delektron dan bahan donor sedemikian rupa sehingga, ketika terkena sinar matahari, pasangan elektron-lubang fotogenerasi dapat terpisah pada skala nano dan melakukan perjalanan sepanjang perangkat melalui dua jalur nano yang sangat berbeda, untuk mengurangi kemungkinan rekombinasi mereka.
Menurut laporan yang diterbitkan, para peneliti mengklaim bahwa meskipun efisiensi konversi daya sel mereka masih sedikit lebih rendah daripada perangkat efisiensi rekaman berdasarkan PbS titik kuantum dan elektroda tipe-n titania, itu menunjukkan bukti prinsip, dan tidak seperti penelitian sebelumnya yang mengandalkan akseptor elektron oksida tergagap atau sintering suhu tinggi pada 500 °C, teknik mereka bekerja menggunakan proses berbasis solusi sepenuhnya dan pada suhu rendah kurang dari 100 °C dengan keunggulan yang tidak dapat diabaikan untuk manufaktur roll-to-roll berbiaya rendah..