溶液处置的半导体,还包括钙钛矿和量子点等材料(即,在量子尺寸范围内的小颗粒),是电导率介于绝缘体和大多数金属之间的物质。早已找到,这种类型的半导体对于研发性能较好且生产成本低的新型光电子器件尤其有前途。最近,一些研究特别强调了通过融合胶体量子点(CQD),可以搜集红外光子的纳米粒子和有机发色团(吸取红外线光子并彰显分子颜色的分子部分)来生产半导体的优势。

尽管如此,到目前为止,由于有所不同组分之间的化学不给定以及在构建电荷搜集方面的挑战,基于CQD和发色团的混合光伏仅有构建了高于10%的功率切换效率(PCE)。多伦多大学和韩国KAIST的研究人员最近研发了一种混合体系结构,该体系结构通过将小分子引进CQD/有机填充结构中而解决了这些容许。Se-WoongBaek回应:“这项研究的第一个挑战是将胶体量子点CQD的长光吸收带上的优势与有机分子的强劲(但较宽)吸收系数结合,以创立更加高性能的光伏平台。

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”研究人员从约二十年前在伯克利国家实验室的研究小组展开的一项研究中吸取了启发,该研究指出了用于半导体纳米篮和聚合物生产混合太阳能电池的潜力。尽管伯克利实验室的团队和其他几个团队企图将有机分子与胶体量子点CQD融合一起,但是Baek和他的同事们指出这很难构建,因为其混合架构所构建的器件性能高于典型的有机或仅胶体量子点CQD的半导体。因此,他们著手更进一步研究胶体量子点CQD/有机半导体的潜力,企图解决以前研发的体系结构的局限性。

为了使太阳能电池性能较好,它们应当需要仅次于程度地吸取光并将其有效地切换为电流。Baek和他的同事研发的混合太阳能电池有一个小分子桥,可补足胶体量子点CQD吸取,进而与主体聚合物构成一个激子级联。与其他混合架构比起,这造成了更加有效地的能量传输。

Baek说明说道:“我们研发的结构可以通过一个可选的有机层构建低的光搜集效率,该有机层的背面具备很强的吸收系数,而CQD在其正面附近具备一次宽带吸取。”“扣除太阳能电池的仅次于优势在于,它们使我们需要通过调整CQD的大小并将其与适合的有机分子融合来编程CQD的光号召。”与其他类型的混合太阳能电池比起,Baek和他的同事研发的太阳能电池独有的结构容许在编程功能方面具备更大的维度。

另外,它容许太阳能电池在更长的倒数操作者周期内保持良好的效率。Baek说道:“以前的许多研究都报导了通过CQD和聚合物的融合,吸收率很高,但由于电荷萃取效率较低,它们的性能较好。

”“通过将第三种成分(小分子桥)引进CQD/聚合物杂化结构,我们说明了了增进电荷萃取和吸取从而提高PCE的潜在机理。“将来,这些太阳能电池可用作生产既用于量子点又用于发色团的光伏面板,但其效率要低于先前研发的混合体系结构中仔细观察到的效率。到目前为止,他们明确提出的CQD有机结构具备高达1100纳米的吸取带上。

因此,在他们的下一个研究中,他们期望调整结构或研发其他混合结构,以构建更加长的吸取带上。“最后,该结构可以与实际的高带隙的钙钛矿人组太阳能电池,例如,通过设计一个后电池平台为串联结构,其需要强化吸取的近红外波段,其中钙钛矿不吸取的,Baek说道。从理论上谈,当我们将混合结构作为串联结构的后电池时,钙钛矿太阳能电池的效率可以提升15%。

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