Une équipe de recherche a développé une nouvelle méthode de lumière « pulsée » pour améliorer la conductivité électrique des cellules solaires à points quantiques PbS. Cette nouvelle technique, qui remplace le long processus de traitement thermique traditionnel, génère une énergie substantielle à intervalles réguliers, améliorant considérablement l'efficacité et corrigeant les défauts causés par l'exposition à la lumière, à la chaleur et à l'humidité. Les points quantiques PbS, connus pour leur large plage d’absorption et leurs faibles coûts de traitement, sont désormais plus viables pour une utilisation commerciale. Cette avancée devrait faciliter l’application plus large de la technologie des points quantiques dans les dispositifs optoélectroniques. Crédit : Issues.fr.com
Un nouveau développement dans la technologie solaire utilise la lumière sous forme d'impulsions pour améliorer l'efficacité des cellules solaires à points quantiques PbS, promettant une production plus facile et une application plus large.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jongmin Choi du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk a développé avec succès un « point quantique PbS » capable d'améliorer rapidement la conductivité électrique des cellules solaires. Cet effort de collaboration a impliqué le professeur Changyong Lim du département de génie chimique énergétique de l'université nationale de Kyungpook, dirigé par le président Wonhwa Hong, et le professeur Jongchul Lim du département de génie énergétique de l'université nationale de Chungnam, sous la direction du président Jeongkyoum Kim.
L’équipe a identifié une méthode pour améliorer la conductivité électrique grâce à l’utilisation de lumière « pulsée », qui génère une énergie substantielle de manière concentrée à intervalles réguliers. Cette méthode pourrait remplacer le processus de traitement thermique, qui nécessite un temps important pour obtenir le même résultat. Cette approche devrait faciliter la production et la commercialisation de cellules solaires à points quantiques PbS à l’avenir.
Avantages des points quantiques PbS
Les points quantiques PbS sont à l'échelle nanométrique matériaux semi-conducteurs qui font l'objet de recherches actives pour le développement de cellules solaires de nouvelle génération. Ils peuvent absorber une large gamme de longueurs d'onde de la lumière solaire, notamment l'ultraviolet, la lumière visible, le proche infrarouge et l'infrarouge à ondes courtes, et ont de faibles coûts de traitement en raison du traitement en solution et d'excellentes propriétés photoélectriques.
La fabrication de cellules solaires à points quantiques PbS implique plusieurs étapes de processus. Jusqu'à récemment, le processus de traitement thermique était considéré comme une étape essentielle car il recouvrait efficacement une couche de points quantiques sur un substrat et traitait thermiquement le matériau pour augmenter encore sa conductivité électrique. Cependant, lorsque les points quantiques PbS sont exposés à la lumière, à la chaleur et à l’humidité, la formation de défauts à leur surface peut être accélérée, entraînant une recombinaison de charges et une détérioration des performances du dispositif. Ce phénomène rend difficile la commercialisation de ces matériaux.
Technique de traitement thermique innovante
Pour supprimer la formation de défauts à la surface des points quantiques en PbS, une équipe dirigée par le professeur Jongmin Choi a proposé un traitement thermique impliquant l'exposition des points à la lumière pendant une brève période de quelques millisecondes. Les techniques conventionnelles de traitement thermique des couches de points quantiques de PbS consistent à les chauffer pendant des dizaines de minutes à haute température à l'aide de plaques chauffantes, de fours, etc.
La « technique de traitement thermique de type pulsé » proposée par l'équipe de recherche surmonte les inconvénients de la méthode existante en utilisant une lumière intense pour terminer le processus de traitement thermique en quelques millisecondes. Il en résulte la suppression des défauts de surface et l'allongement de la durée de vie des charges (électrons, trous) qui génèrent du courant électrique. De plus, il atteint un rendement élevé.
« Grâce à cette recherche, nous avons pu améliorer l'efficacité des cellules solaires en développant un nouveau processus de traitement thermique capable de surmonter les limites du processus de traitement thermique à points quantiques existant », a déclaré le professeur Jongmin Choi du Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques de l'Université de New York. DGISTE. « En outre, le développement d'un processus de points quantiques avec un excellent effet d'entraînement devrait faciliter l'application généralisée de cette technologie à une gamme de dispositifs optoélectroniques à l'avenir », a-t-il ajouté.
Cette recherche a été soutenue par le projet Creative Allied du Conseil national de recherches sur les sciences et technologies de Corée, le projet de laboratoire de recherche fondamentale de la Fondation nationale de recherche de Corée et le Centre régional de recherche leader en innovation pour le système énergétique intelligent neutre en carbone de Kyungpook. Université nationale. Les résultats ont été publiés en ligne dans la revue internationale « Small » (co-premier auteur : Eonji Lee, doctorant, Département des sciences et de l'ingénierie énergétiques, DGIST, et Wonjong Lee, étudiant intégré à la maîtrise, Département d'ingénierie énergétique, Université nationale de Chungnam. ).
