Нова розробка в сонячних технологіях використовує світло у формі імпульсу для підвищення ефективності PbS квантових точкових сонячних елементів, обіцяючи спрощене виробництво та ширше застосування.
Дослідницька група під керівництвом професора Джонгміна Чоя з Департаменту енергетики та інженерії Інституту науки і технологій Тегу Кьонбук успішно розробила «квантову точку PbS», здатну швидко покращити електропровідність сонячних елементів. У цій спільній роботі брали участь професор Чангйонг Лім з кафедри енергетичної хімічної інженерії Національного університету Кюнгпук під керівництвом президента Вонхва Хонга та професор Джонгчул Лім з кафедри енергетичної інженерії Національного університету Чуннам під керівництвом президента Чонкьоума Кіма.
Команда визначила метод підвищення електропровідності за допомогою «імпульсного» світла, яке генерує значну кількість енергії концентрованим чином через регулярні проміжки часу. Цей метод міг би замінити процес термічної обробки, який вимагає значної кількості часу для досягнення того ж результату. Очікується, що цей підхід у майбутньому сприятиме виробництву та комерціалізації PbS квантових точкових сонячних елементів.
Переваги квантових точок PbS
Квантові точки PbS — це нанорозмірні напівпровідникові матеріали, які активно досліджуються для розробки сонячних елементів нового покоління. Вони можуть поглинати сонячне світло в широкому діапазоні довжин хвиль, включаючи ультрафіолетове, видиме світло, ближнє інфрачервоне та короткохвильове інфрачервоне випромінювання, і мають низькі витрати на обробку завдяки обробці розчину та чудовим фотоелектричним властивостям.
Виготовлення сонячних елементів з квантовими точками PbS включає кілька етапів процесу. До недавнього часу процес термічної обробки вважався важливим етапом, оскільки він ефективно покриває шар квантових точок на підкладці та термічно обробляє матеріал для подальшого підвищення його електропровідності. Однак, коли квантові точки PbS піддаються впливу світла, тепла та вологи, утворення відносно дефектів на їх поверхні може прискорюватися, що призводить до рекомбінації зарядів і погіршення продуктивності пристрою. Це явище ускладнює комерціалізацію цих матеріалів.
Інноваційна технологія термічної обробки
Щоб придушити утворення дефектів на поверхні квантових точок PbS, команда під керівництвом професора Джонгміна Чоя запропонувала термічну обробку, що передбачає вплив світла на точки на короткий період у кілька мілісекунд. Звичайні методи термічної обробки шарів квантових точок PbS включають їх нагрівання протягом десятків хвилин при високих температурах за допомогою гарячих плит, печей тощо.
Запропонована дослідницькою групою «технологія термообробки імпульсного типу» долає недоліки існуючого методу завдяки використанню сильного світла для завершення процесу термічної обробки за кілька мілісекунд. Це призводить до придушення поверхневих дефектів і продовження життя зарядів (електронів, дірок), які генерують електричний струм. Крім того, він досягає високої ефективності.
«Завдяки цьому дослідженню ми змогли підвищити ефективність сонячних батарей, розробивши новий процес термічної обробки, який може подолати обмеження існуючого процесу термічної обробки квантовими точками», — сказав професор Джонгмін Чой з Департаменту енергетики та інженерії в DGIST. «Крім того, очікується, що розробка процесу квантової точки з відмінним ефектом пульсацій сприятиме широкому застосуванню цієї технології в ряді оптоелектронних пристроїв у майбутньому», — додав він.