July 24, 2012

SOLUTION-PROCESSED INORGANIC BULK NANO-HETEROJUNCTIONS AND THEIR APPLICATION TO SOLAR CELLS

 
"Solution-processed inorganic bulk nano-heterojunctions and their application to solar cells". A. K. Rath, M. Bernechea, L. Martinez, F. P. Garcia de Arquer, J. Osmond, G. Konstantatos. NATURE PHOTONICS. 
In press. DOI: 10.1038/nphoton.2012.139

In the last decade, solution-processed quantum dot/nanocrystal solar cells have emerged as a very promising technology for third-generation thin-film photovoltaics because of their low cost and high energy-harnessing potential. Quantum dot solar cell architectures developed to date have relied on the use of bulk-like thin films of colloidal quantum dots. Here, we introduce the bulk nano-heterojunction concept for inorganic solution-processed semiconductors. This platform can be readily implemented by mixing different semiconductor nanocrystals in solution and allows for the development of optoelectronic nanocomposite materials with tailored optoelectronic properties. We present bulk nano-heterojunction solar cells based on n-type Bi2S3 nanocrystals and p-type PbS quantum dots, which demonstrate a more than a threefold improvement in device performance compared to their bilayer analogue, as a result of suppressed recombination.

En la última década, las celdas solares procesadas a partir de soluciones de nanocristales/puntos cuánticos han emergido como una tecnología promisoria para películas delgadas fotovoltaicas de tercera generación, debido a su bajo costo y a su potencialmente alta eficiencia energética. Las arquitecturas de las celdas solares hechas de puntos cuánticos que se han desarrollado hasta el día de hoy se basan en el uso de películas delgadas tipo bulto de puntos cuánticos coloidales. Aquí se presenta el concepto de nanoheterounión de bulto para semiconductores procesados a partir de una solución. Esta plataforma puede implementarse rápidamente mediante la mezcla de distintos nanocristales semiconductores en solución, y permite el desarrollo de materiales nanocompositos optoelectrónicos con propiedades optoelectrónicas controlables. Se presentan celdas solares con nanoheterouniones de bulto basadas en nanocristales tipo n de Bi2S3 y puntos cuánticos tipo p de PbS, lo cual demuestra una mejoría de tres veces el desempeño del dispositivo, en comparación con su análogo bicapa, como un resultado de la supresión de la recombinación.

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