Hocheffiziente voll anorganische Solarzellen
Fortschritte bei der Synthetisierung kolloidaler Halbleiter-Nanokristalle (auch als Quantenpunkte bekannt) haben in den letzten zwei Jahrzehnten zum Anstieg der theoretischen und experimentellen Aktivitäten geführt. Moderne synthetische Ansätze ermöglichen es, anorganische Nanostrukturen mit hoher Kristallinität und präzise konstruierter Zusammensetzung, Größe und Morphologie zu erhalten. Diese Materialien können auch leicht in Lösung verarbeitet werden und weisen eine verbesserte Ladungsträgerbeweglichkeit auf. Die Arbeit am IQDOTPV- Projekt (All-inorganic quantum dot films for photovoltaic applications) führte zur Gestaltung von anorganischen Umgebungen für kolloidale Halbleiter-Nanokristalle. Dies verleiht ihnen verbesserte optoelektronische Eigenschaften im Gegensatz zu ihren organischen Ligandenpendants. Nach der Synthetisierung der Nanokristalle, die im sichtbaren und nahen infraroten Teilen des Spektrums optisch aktiv sind, experimentierte das Team mit Chalkogenid-Liganden (Thioarsenat) und nicht-Chalkogenid basierenden anorganischen Liganden (Halometallate und Halogenidionen). Die Messungen der Photolumineszenz-Quantenausbeute von Halogen basierenden anorganischen Liganden zeigten rekordwürdige Zahlen, obwohl die elektrische Leitfähigkeit zwischen Nanokristallen gering war. Im Gegensatz dazu wiesen Chalkogenid basierende anorganische Liganden einen verbesserten elektrischen Transport durch die geringere Potentialbarriere zwischen Nanokristallen auf. Zufällig gepackte und bestellte voll-anorganische Nanokristall-Feststoffe wurden im Rahmen des Projekts erfolgreich synthetisiert. Die Studie zeigte, dass Nanokristall-Anordnung die Leistung von anorganischen Feldelektronen-Transistoren verbessert. Kolloidale Metall-Nanokristalle sind wichtige Materialien, die sich für verschiedene Elektronik- und Optoelektronik-Anwendungen eignen könnten. Ladungstransporteigenschaften und Quantenausbeute der neu entwickelten, rein anorganischen Nanokristalle stehen gut da im Vergleich zu ihren sperrigen organischen Nanokristall-Pendants im sichtbaren und nahen Infrarot-Spektrum.
Schlüsselbegriffe
voll-anorganische, Solarzellen, Halogenide, anorganische Liganden, Halbleiter-Nanokristalle
