Материалы для солнечных батарей

Создание солнечных батарей является является одной из перспективных областей применения коллоидных квантовых точек. На настоящий момент наиболее высоким коэффициентом преобразования (до 25%) обладают традиционные батареи на кремнии. Однако они достаточно дороги и существующие технологии не позволяют создавать батареи большой площади (либо это является слишком дорогим производством). В 1992 г. M.Gratzel предложил подход к созданию солнечных батарей, основанный на использовании использованы для светокорректировки полупроводниковх светодиодов. В таких системах используется оптическая накачка слоя, содержащего квантовые точки, при помощи полупроводникового синего светодиода. Преимуществом квантовых точек в данном случае являются высокий квантовый выход, большая фотостойкость, и возможность составлять многокомпонентый набор из квантовый точек с различными длинами эмиссии, чтобы получить более близкий к “белому” спектр излучения. материалов с большой удельной поверхностью (например, нанокристаллический TiO2). Активировация к видимому диапазону спектра достигается добавлением фотосенсибилизатора (некоторые органические красители). Квантовые точки могут прекрасно выступать в роли фотосенсибилизатора, поскольку позволяют управлять положением полосы поглощения. Другими немаловажными достоинствами являются высокий коэффициент экстинкции (возможность поглощения значительной доли фотонов в тонком слое) и высокая фотостабильность, присущая неорганическому ядру.

Поглощенный квантовой точкой фотон приводит к образованию фотовозбужденных электрона и дырки, которые могут переходить в электрон-и дырочно-транспортные слои, как схематично показано на рисунке. В качестве таких транспортных слоев могут выступать проводящие полимеры n-и p-типов проводимости, в случае электрон транспортного слоя по аналогии с элементом Gratzel возможно использование пористых слоев оксидов металлов. Подобные солнечные батареи имеют немаловажное достоинство, как возможность содания гибких элементов при нанесении слоев на полимерные подложки, а также относительную дешевизну и простоту изготовления. Публикации о возможном применении квантовых точек для солнечных батарей можно найти в работа P.Alivisatos и A.Nozic