צוות מחקר פיתח שיטת אור חדשה "בצורת דופק" כדי לשפר את המוליכות החשמלית של תאים סולאריים קוונטיים PbS. טכניקה חדשה זו, המחליפה את תהליך טיפול החום המסורתי הארוך, מייצרת אנרגיה משמעותית במרווחי זמן קבועים, משפרת משמעותית את היעילות ומטפלת בפגמים הנגרמים מחשיפה לאור, חום ולחות. נקודות קוונטיות PbS, הידועות בטווח הספיגה הרחב שלהן ובעלויות העיבוד הנמוכות שלהן, הן כעת כדאיות יותר לשימוש מסחרי. התקדמות זו צפויה להקל על היישום הרחב יותר של טכנולוגיית הנקודות הקוונטיות במכשירים אופטו-אלקטרוניים. קרדיט: twoday.co.il.com
פיתוח חדש בטכנולוגיה סולארית משתמש באור בצורת דופק כדי לשפר את היעילות של תאים סולאריים קוונטיים PbS, ומבטיח ייצור קל יותר ויישום רחב יותר.
צוות מחקר בראשותו של פרופסור ג'ונגמין צ'וי מהמחלקה למדעי והנדסת אנרגיה במכון למדע וטכנולוגיה Daegu Gyeongbuk פיתח בהצלחה "נקודה קוונטית PbS" המסוגלת לשפר במהירות את המוליכות החשמלית של תאים סולאריים. מאמץ שיתופי זה כלל את פרופסור צ'אנגיונג לים מהמחלקה להנדסה כימית אנרגיה באוניברסיטה הלאומית קיונגפוק, בראשות הנשיא וונהווה הונג, ופרופסור ג'ונגצ'ול לים מהמחלקה להנדסת אנרגיה באוניברסיטה הלאומית של צ'ונגנאם, בהנהגתו של הנשיא ג'ונגקיום קים.
הצוות זיהה שיטה לשיפור המוליכות החשמלית באמצעות שימוש באור "בצורת דופק", אשר מייצר אנרגיה משמעותית באופן מרוכז במרווחי זמן קבועים. שיטה זו יכולה להחליף את תהליך הטיפול בחום, הדורש פרק זמן משמעותי כדי להגיע לאותה תוצאה. גישה זו צפויה להקל על ייצור ומסחור של תאים סולאריים קוונטיים של PbS בעתיד.
היתרונות של PbS Quantum Dots
PbS נקודות קוונטיות הן בקנה מידה ננו חומרים מוליכים למחצה שנחקרים באופן פעיל לפיתוח תאים סולאריים מהדור הבא. הם יכולים לספוג טווח רחב של אורכי גל של אור שמש, כולל אור אולטרה סגול, אור נראה, אינפרא אדום קרוב ואינפרא אדום גל קצר, ויש להם עלויות עיבוד נמוכות בגלל עיבוד תמיסות ותכונות פוטו-אלקטריות מצוינות.
ייצור תאים סולאריים קוונטיים PbS כרוך במספר שלבי תהליך. עד לאחרונה, תהליך הטיפול בחום נחשב לשלב חיוני שכן הוא מצפה ביעילות שכבה של נקודות קוונטיות על גבי מצע ומטפל בחום בחומר כדי להגביר עוד יותר את המוליכות החשמלית שלו. עם זאת, כאשר נקודות קוונטיות PbS חשופות לאור, חום ולחות, ניתן להאיץ את ההיווצרות לגבי פגמים על פני השטח שלהן, מה שיוביל לרקומבינציה של טעינה ולהידרדרות בביצועי המכשיר. תופעה זו מאתגרת למסחר חומרים אלו.
טכניקת טיפול בחום חדשנית
כדי לדכא היווצרות של פגמים על פני השטח של נקודות קוונטיות PbS, צוות בראשות פרופסור ג'ונגמין צ'וי הציע טיפול בחום הכולל חשיפת הנקודות לאור לפרק זמן קצר של כמה אלפיות שניות. טכניקות קונבנציונליות לטיפול בחום בשכבות נקודות קוונטיות PbS כוללות חימום במשך עשרות דקות בטמפרטורות גבוהות באמצעות פלטות חמות, תנורים וכו'.
"טכניקת הטיפול בחום מסוג דופק" המוצעת של צוות המחקר מתגברת על החסרונות של השיטה הקיימת על ידי שימוש באור חזק להשלמת תהליך הטיפול בחום תוך מספר אלפיות שניות. זה גורם לדיכוי של פגמים על פני השטח ולהארכת חיי הנסיעה של מטענים (אלקטרונים, חורים) היוצרים זרם חשמלי. יתר על כן, הוא משיג יעילות גבוהה.
"באמצעות מחקר זה, הצלחנו לשפר את היעילות של תאים סולאריים על ידי פיתוח תהליך טיפול בחום חדש שיכול להתגבר על המגבלות של תהליך טיפול החום הקוונטי הקיים", אמר פרופסור ג'ונגמין צ'וי מהמחלקה למדעי והנדסת אנרגיה ב- DGIST. "יתר על כן, הפיתוח של תהליך נקודות קוונטיות עם אפקט אדווה מצוין צפוי להקל על היישום הנרחב של טכנולוגיה זו על מגוון מכשירים אופטו-אלקטרוניים בעתיד", הוסיף.
מחקר זה נתמך על ידי פרויקט הברית היצירתית של מועצת המחקר הלאומית למדע וטכנולוגיה של קוריאה, פרויקט מעבדת המחקר הבסיסית של קרן המחקר הלאומית של קוריאה, ומרכז המחקר המוביל בתחום החדשנות האזורית למערכת אנרגיה אינטליגנטית פחמן ניטרלי של Kyungpook האוניברסיטה הלאומית. התוצאות פורסמו באינטרנט בכתב העת הבינלאומי, "Small" (כותב ראשון: Eonji Lee, דוקטורנט, המחלקה למדעי והנדסת אנרגיה, DGIST, ו-Wonjong Lee, סטודנט משולב MSc, המחלקה להנדסת אנרגיה, האוניברסיטה הלאומית של Chungnam ).
