Für die photovoltaische Stromerzeugung ist der pn-Übergang die Kerneinheit. Das elektrische Feld in der Verbindung kann das Elektron und das Loch trennen und zu den negativen bzw. positiven Elektroden transportieren. Sobald der pn-Übergang mit einer Last verbunden und einem Lichtstrahl ausgesetzt ist, kann er Photonenenergie in elektrische Energie umwandeln und diese Energie an die Last abgeben. Diese Photovoltaik-Anwendung wird seit langem zur Stromversorgung von Satelliten und Raumfahrzeugen sowie zur Stromversorgung erneuerbarer grüner Energie eingesetzt.
Als Sternmaterialien werden Si, GaAs und Perowskit häufig für die Gewinnung von Solarenergie eingesetzt. Die Absorptionsgrenzwellenlänge dieser Materialien liegt jedoch unter 1.100 nm, was ihre photovoltaischen Anwendungen im Bereich der Infrarot-Photonenleistung einschränkt. Daher ist es notwendig, neue Materialien für die Photovoltaik zu erforschen.
Kolloidale PbSe-Quantenpunkte (CQDs) sind vielversprechende Kandidaten für die Photovoltaik, da ihr photoaktiver Bereich das gesamte Sonnenspektrum abdecken kann. Dank der rasanten Fortschritte bei Metallhalogenidliganden und Ligandenaustauschprozessen in der Lösungsphase nähert sich der Wirkungsgrad von PbSe-CQD-Solarzellen 11,6 %. Angesichts dieser Entwicklungen kann sich die weitere Verbesserung der Geräteleistung auf die Optimierung der Elektronentransportschicht (ETL) und der Lochtransportschicht (HTL) konzentrieren.
Dr. Jungang He vom Wuhan Institute of Technology (WIT) und Prof. Kanghua Li von der Huazhong University of Science and Technology (HUST), China, sind an der Verbesserung des ETL interessiert. Sie haben bereits über einen Rekordwirkungsgrad von PbSe-CQD-Solarzellen berichtet. Um die Leistung bei geringen Änderungen an der Gerätearchitektur weiter zu verbessern, konzentrieren sie sich auf die Optimierung von F-passiviertem ZnO. F-Ionen werden für die Defektpassivierung von ZnO ausgewählt, da der Radius von F-Ionen dem von Sauerstoffionen ähnelt. Daher kann die Fallendichte von ZnO verringert und die Geräteleistung verbessert werden.
Die Arbeit trug den Titel „Fluoridpassivierung von ZnO-Elektronentransportschichten für eine effiziente kolloidale PbSe-Quantenpunkt-Photovoltaik“. veröffentlicht In Grenzen der Optoelektronik am 27. Okt. 2023.
Mehr Informationen:
Jungang He et al., Fluoridpassivierung von ZnO-Elektronentransportschichten für eine effiziente kolloidale PbSe-Quantenpunkt-Photovoltaik, Grenzen der Optoelektronik (2023). DOI: 10.1007/s12200-023-00082-3
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