پژوهشگران دانشگاه تورنتو با همکاری محققانی از دانشگاه سینگوا در چین موفق به ساخت پیل خورشید حاوی جوهری مبتنی بر نقاط کوانتومی شدند. کارایی این پیل ۶ درصد بوده که یک رکورد در پیل‌های خورشیدی حاوی نقاط کوانتومی کلوئیدی برپایه جوهر است.
روشی ساده و ارزان برای تولید پیل خورشیدی برپایه نقاط کوانتومی
نقاط کوانتومی ذرات نیمه‌هادی هستند که ابعادی در حد چند نانومتر دارند. این ترکیبات در فاز سیال سنتز شده و می‌توانند به سرعت روی یک سطح خشک شده و لایه‌ای نازک پدید آورند. این لایه که هم می‌تواند صلب و هم انعطاف‌پذیر باشد، شباهت زیادی به رنگ یا جوهر دارد.
یک گروه تحقیقاتی به رهبری تد سرجنت موفق به ساخت جوهری مبتنی بر نقاط کوانتومی شده است. در این پژوهش، محققان از ترکیبات هالیدی برای غیرفعال کردن نقاط کوانتومی استفاده کردند. این لیگندها موجب بهبود عملکرد پیل خورشیدی می‌شوند که دلیل این امر زدایش دام‌های الکترونیکی عمیق ناخواسته و همچنین محافظت از اکسید شدن سطح است.
برای ساخت این جوهر، محققان از روش تبادل لیگند دو فازی مبتنی بر سیال استفاده کردند که در آن نانوذرات سولفید سرب درون محلول اکتان وارد می‌شود. درون این محلول نمک یدید نیز وجود دارد. در طول فرآیند ترکیب کردن، لیگندهای آلی بلند جدا شده و به جای آن لیگندهای یدید جایگزین می‌شوند. این لیگندها که وارد نقاط کوانتومی شده‌اند، دوباره در حلال‌هایی نظیر بوتیل‌آمین متفرق شده و آماده لایه نشانی روی سطح خواهند شد.
با این روش می‌توان پیل خورشیدی را تنها در یک مرحله و بدون نیاز به لیگندهای جایگزین روی زیرلایه تولید کرد. در روش‌های مرسوم، معمولاً از ایجاد فیلم لایه به لایه استفاده می‌شود که بسیار زمان‌بر است. همچنین ماده هدر رفته در روش‌های رایج بسیار زیاد بوده به طوری که یک تا ده درصد از نقاط کوانتومی روی سطح قرار گرفته و بقیه آن هدر می‌رود.
با این روش می‌توان هزینه تولید پیل خورشیدی را کاهش داد همچنین فرآیند تولید این پیل‌ها را تسهیل کرد. این گروه تحقیقاتی در حال حاضر روی افزایش کارایی این پیل‌ها کار می‌کنند تا با بهینه‌سازی ساختار آن بتوانند به این هدف برسند.
نتایج این پژوهش در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.
