ساخت افزاره‌های فوتوولتائیک با استفاده از مواد آلی در مقایسه با استفاده از مواد معدنی، چندین مزیت از قبیل انعطاف‌پذیری و جذب خوب نور دارد. با این حال، تجاری‌سازی گسترده افزاره‌های فوتوولتائیک آلی بواسطه هزینه بالای مواد بخشنده و پذیرنده‌ی الکترونِ استفاده شده در این افزاره‌ها، با مشکل مواجه شده است. در یک مطالعه جدید، دانشمندان هندی با ساخت نقاط کوانتومی گرافنی (GQDs) لومینسانتِ مخلوط شده با پلیمرهای آلی برای استفاده بعنوان پذیرنده‌های الکترون، راه‌حلی برای این مشکل ارائه کرده‌اند. این ماده جدید در مقایسه با دیگر مواد آلی مبتنی بر پلیمر عملکرد بهتر و هزینه کمتری دارد.
نقاط کوانتومی گرافنی برای افزاره‌های فوتوولتائیک آلی
ساخت افزاره‌های فوتوولتائیک با استفاده از مواد آلی در مقایسه با استفاده از مواد
معدنی، چندین مزیت از قبیل انعطاف‌پذیری و جذب خوب نور دارد. با این حال، تجاری‌سازی
گسترده افزاره‌های فوتوولتائیک آلی بواسطه هزینه بالای مواد بخشنده و پذیرنده‌ی
الکترونِ استفاده شده در این افزاره‌ها، با مشکل مواجه شده است. در یک مطالعه جدید،
دانشمندان هندی با ساخت نقاط کوانتومی گرافنی (GQDs) لومینسانتِ مخلوط شده با
پلیمرهای آلی برای استفاده بعنوان پذیرنده‌های الکترون، راه‌حلی برای این مشکل
ارائه کرده‌اند. این ماده جدید در مقایسه با دیگر مواد آلی مبتنی بر پلیمر عملکرد
بهتر و هزینه کمتری دارد.
طبق توضیح این محققان، بسیاری از مطالعه‌های قبلی استفاده از نقاط کوانتومی در
افزاره‌های فوتوولتائیک بعنوان مواد پذیرنده الکترون، را بررسی کرده‌اند. نقاط
کوانتومی خواص سودمندی از قبیل پاسخ نوری قابل تنظیم با اندازه‌شان، تولید حامل
چندگانه موثر، و هزینه پایین دارند که آنها را برای افزاره‌های فوتوولتائیک جذاب
کرده است. با این حال، اکثر نقاط کوانتومی که قبلا بررسی شده‌اند، از فلزات سمی از
قبیل کادمیوم و سرب تشکیل می‌شدند که کاربرد آنها در مقیاس بزرگ را مشکل می‌کرد.
در مقابل، نقاط کوانتومی ۹ نانومتری ساخته شده از گرافنِ این دانشمندان چنین مشکلی
ندارند، در حالی که خواص الکترونیکی مشابهی دارند. نکته مهم دیگر این است که گرافن
تحرک حامل بار بالایی دارد که آن را قادر می‌کند بارهای الکتریکی را به سرعت به
الکترودها منتقل کند و این اتلاف جریان را کاهش می‌دهد و راندمان پیل خورشیدی را
افزایش می‌دهد. این محققان در آزمایش‌های خود متوجه شدند که نقاط کوانتومی گرافنی
مخلوط شده با یک پلیمر مزدوج در مقایسه با صفحه‌های گرافنی مخلوط شده با همان پلیمر،
مشخصه‌های بسیار تقویت‌شده‌ای از خود نشان می‌دهند.
وینی گوپتا از آزمایشگاه ملی فیزیک و یکی از این محققان، می‌گوید: “این مطالعه نشان
می‌دهد که نقاط کوانتومی گرافنی می‌توانند پذیرنده‌ی خوبی باشند و می‌توان آنها را
جایگزین پذیرنده‌های گران مبتنی بر فولرین کرد. این ماده گرافنی جدید را می‌توان
برای ساخت پیل‌های خورشیدی موثر و ارزان و دیودهای گسیلنده نور آلی (OLEDs) بکار
برد”.
این دانشمندان با استفاده از این ماده جدید مبتنی بر نقاط کوانتومی گرافنی هم پیل‌های
خورشیدی فوتوولتائیک و هم دیودهای گسیلنده نور آلی ساخته‌اند و عملکرد کلی خوبی در
هر دوی این افزاره‌ها مشاهده کرده‌اند.
جزئیات نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Journal of the American Chemical Society
منتشر شده است.
