Исследователи из Университета Торонто Эдвард С. Роджерс-старший, факультет электричества. Компьютерная инженерия разработала и протестировала новый класс чувствительных к солнечному свету наночастиц, который превосходит нынешний уровень техники, в котором используется этот новый класс технологий.Эта новая форма твердых, стабильных светочувствительных наночастиц, называемых коллоидными квантовыми точками, может привести к созданию более дешевых и гибких солнечных элементов, а также более совершенных газовых сенсоров, инфракрасных лазеров, инфракрасных светоизлучающих диодов и многого другого.
Работа, проведенная докторантом Чжицзюном Нингом и профессором Тедом Сарджентом, была опубликована на этой неделе в журнале Nature Materials.Улавливание солнечного света с помощью этих крошечных коллоидных квантовых точек зависит от двух типов полупроводников: n-типа, которые богаты электронами; и p-типа, которые бедны электронами.
Эта проблема? Под воздействием воздуха материалы n-типа связываются с атомами кислорода, отдают свои электроны и превращаются в p-тип. Нинг и его коллеги смоделировали и продемонстрировали новый материал n-типа коллоидных квантовых точек, который не связывает кислород при контакте с воздухом.
Одновременное поддержание стабильных слоев n- и p-типа не только повышает эффективность поглощения света, но и открывает мир новых оптоэлектронных устройств, в которых используются лучшие свойства света и электричества. Для обычного человека это означает более совершенные метеорологические спутники, дистанционные контроллеры, спутниковую связь или детекторы загрязнения.
«Это нововведение в материалах, это первая часть, и из этого нового материала мы можем создавать новые конструкции устройств», — сказал Нин. «Йодид — почти идеальный лиганд для этих квантовых солнечных элементов, обладающий как высокой эффективностью, так и устойчивостью к воздуху — этого раньше никто не доказывал».Новый гибридный материал Ning n- и p-типа позволил достичь эффективности преобразования солнечной энергии до восьми процентов, что является одним из лучших результатов, о которых сообщалось на сегодняшний день.Но улучшенная производительность — это только начало для этой новой архитектуры солнечных элементов на основе квантовых точек. Мощные маленькие точки можно смешивать с чернилами и красить или печатать на тонких гибких поверхностях, таких как кровельная черепица, что резко снижает стоимость и доступность солнечной энергии для миллионов людей.
«Область фотоэлектрических систем с коллоидными квантовыми точками требует постоянного улучшения абсолютных характеристик или эффективности преобразования энергии», — сказал Сарджент. «Эта область быстро развивалась и продолжает быстро развиваться, но нам нужно работать над тем, чтобы довести производительность до коммерчески привлекательного уровня».