Uma equipe de pesquisa desenvolveu um novo método de luz “em forma de pulso” para aumentar a condutividade elétrica de células solares de pontos quânticos de PbS. Esta nova técnica, que substitui o longo processo tradicional de tratamento térmico, gera energia substancial em intervalos regulares, melhorando significativamente a eficiência e solucionando defeitos causados pela exposição à luz, calor e umidade. Os pontos quânticos de PbS, conhecidos por sua ampla faixa de absorção e baixos custos de processamento, são agora mais viáveis para uso comercial. Espera-se que este avanço facilite a aplicação mais ampla da tecnologia de pontos quânticos em dispositivos optoeletrônicos. Crédito: SciTechDaily.com
Um novo desenvolvimento na tecnologia solar utiliza luz em forma de pulso para aumentar a eficiência das células solares de pontos quânticos de PbS, prometendo uma produção mais fácil e uma aplicação mais ampla.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Jongmin Choi, do Departamento de Ciência e Engenharia Energética do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk, desenvolveu com sucesso um “ponto quântico de PbS” capaz de melhorar rapidamente a condutividade elétrica das células solares. Este esforço colaborativo envolveu o Professor Changyong Lim do Departamento de Engenharia Química de Energia da Universidade Nacional de Kyungpook, liderado pelo Presidente Wonhwa Hong, e o Professor Jongchul Lim do Departamento de Engenharia de Energia da Universidade Nacional de Chungnam, sob a liderança do Presidente Jeongkyoum Kim.
A equipe identificou um método para aumentar a condutividade elétrica através do uso de luz “em forma de pulso”, que gera energia substancial de forma concentrada em intervalos regulares. Este método poderia substituir o processo de tratamento térmico, que requer um tempo significativo para atingir o mesmo resultado. Espera-se que esta abordagem facilite a produção e comercialização de células solares de pontos quânticos de PbS no futuro.
Benefícios dos pontos quânticos PbS
Os pontos quânticos de PbS são nanoescala materiais semicondutores que estão sendo pesquisados ativamente para o desenvolvimento de células solares de próxima geração. Eles podem absorver uma ampla gama de comprimentos de onda da luz solar, incluindo ultravioleta, luz visível, infravermelho próximo e infravermelho de ondas curtas, e têm baixos custos de processamento devido ao processamento da solução e excelentes propriedades fotoelétricas.
A fabricação de células solares de pontos quânticos de PbS envolve várias etapas do processo. Até recentemente, o processo de tratamento térmico era considerado uma etapa essencial, pois revestia efetivamente uma camada de pontos quânticos sobre um substrato e tratava termicamente o material para aumentar ainda mais sua condutividade elétrica. No entanto, quando os pontos quânticos de PbS são expostos à luz, calor e umidade, a formação de defeitos em sua superfície pode ser acelerada, levando à recombinação de carga e à deterioração do desempenho do dispositivo. Esse fenômeno torna um desafio a comercialização desses materiais.
Técnica inovadora de tratamento térmico
Para suprimir a formação de defeitos na superfície dos pontos quânticos de PbS, uma equipe liderada pelo professor Jongmin Choi propôs um tratamento térmico envolvendo a exposição dos pontos à luz por um breve período de alguns milissegundos. As técnicas convencionais para tratamento térmico de camadas de pontos quânticos de PbS envolvem aquecê-las por dezenas de minutos em altas temperaturas usando placas quentes, fornos, etc.
A “técnica de tratamento térmico do tipo pulso” proposta pela equipe de pesquisa supera as deficiências do método existente usando luz forte para completar o processo de tratamento térmico em alguns milissegundos. Isso resulta na supressão de defeitos superficiais e na extensão da vida útil das cargas (elétrons, buracos) que geram corrente elétrica. Além disso, atinge alta eficiência.
“Através desta pesquisa, fomos capazes de melhorar a eficiência das células solares, desenvolvendo um novo processo de tratamento térmico que pode superar as limitações do processo existente de tratamento térmico de pontos quânticos”, disse o professor Jongmin Choi, do Departamento de Ciência e Engenharia de Energia da DGIST. “Além disso, espera-se que o desenvolvimento de um processo de pontos quânticos com excelente efeito cascata facilite a aplicação generalizada desta tecnologia a uma gama de dispositivos optoeletrônicos no futuro”, acrescentou.
Referência: “Supressão de armadilhas de superfície induzidas termicamente em sólidos de pontos quânticos coloidais via luz pulsada ultrarrápida” por Eon Ji Lee, Wonjong Lee, Tae Ho Yun, Hyung Ryul You, Hae Jeong Kim, Han Na Yu, Soo-Kwan Kim, Younghoon Kim , Hyungju Ahn, Jongchul Lim, Changyong Yim e Jongmin Choi, 02 de abril de 2024, Pequeno.
DOI: 10.1002/smll.202400380
Esta pesquisa foi apoiada pelo Creative Allied Project do Conselho Nacional de Pesquisa de Ciência e Tecnologia da Coreia, pelo Projeto de Laboratório de Pesquisa Básica da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e pelo Centro de Pesquisa Líder em Inovação Regional para Sistema de Energia Inteligente Neutro em Carbono de Kyungpook. Universidade Nacional. Os resultados foram publicados online na revista internacional “Small” (co-primeiro autor: Eonji Lee, estudante de doutoramento, Departamento de Ciência e Engenharia Energética, DGIST, e Wonjong Lee, estudante integrado de mestrado, Departamento de Engenharia de Energia, Universidade Nacional de Chungnam ).
