Celle solari completamente inorganiche ad alta efficienza

Alogenuri, alogenometallati e tioarseniati potrebbero essere una classe del tutto nuova di ligandi inorganici per nanocristalli al fine di garantire delle celle solari stabili e più efficienti.

Energia

I progressi nella sintetizzazione dei nanocristalli colloidali semiconduttori (anche noti come punti quantici) ha portato a un’impennata dell’attività teorica e sperimentale nel corso degli ultimi due decenni. Gli approcci di sintesi all’avanguardia permettono di ottenere delle nanostrutture inorganiche con un elevato grado di cristallinità e composizione, dimensioni e morfologia progettate con precisione. Questi materiali possono anche essere trattati facilmente in soluzione e dimostrano una migliore mobilità dei portatori. Il lavoro nell’ambito del progetto IQDOTPV (All-inorganic quantum dot films for photovoltaic applications) ha portato alla progettazione di ambienti inorganici per nanocristalli colloidali semiconduttori. Questo li ha dotati di migliori proprietà optoelettroniche a differenza dei loro corrispondenti ligandi organici. Dopo aver sintetizzato dei nanocristalli che sono otticamente attivi nella parte visibile e in quella vicina all’infrarosso dello spettro, il team ha effettuato degli esperimenti con ligandi calcogenidi (tioarseniati), e ligandi inorganici non basati su calcogenidi (ioni alogenometallati e alogenuri). Misurazioni della resa quantica di fotoluminescenza dei ligandi inorganici basati su alogenuri hanno dimostrato dei valori elevati da record, anche se si è scoperto che la conduttività elettrica tra nanocristalli era bassa. Al contrario, i ligandi inorganici basati su calcogenidi hanno dimostrato un trasporto elettrico migliorato a causa della più bassa barriera di potenziale tra i nanocristalli. Solidi di nanocristalli completamente inorganici preparati e ordinati in modo casuale sono stati sintetizzati con successo nell’ambito del progetto. Lo studio ha mostrato che l’ordinamento dei nanocristalli migliorava le prestazioni dei transistor a effetto di campo completamente inorganici. I nanocristalli colloidali metallici sono dei materiali importanti che potrebbero essere adatti per varie applicazioni nel campo dell’elettronica e dell’optoelettronica. Le proprietà del trasporto di carica e la resa quantica dei nanocristalli completamente inorganici appena sviluppati reggono bene il confronto con gli equivalenti nanocristalli organici ingombranti, sia nello spettro visibile che in quello vicino all’infrarosso.