Ученые определили влияние размера и окружения на квантовые точки в гибридных солнечных элементах

Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) проанализировали квантовые точки из селенида кадмия (CdSe). Эти наночастицы обладают иными оптическими и электронными свойствами, чем объемный материал. Исследование впервые показало, как размер частиц и окружающая среда неожиданно изменяют их структуру. Понимание химии этих изменений важно для гибридных солнечных элементов, где улучшение подвижности электронов может повысить их общую эффективность.

Большинство исследований квантовых точек сосредоточено на эффективности солнечных элементов, а не на фундаментальных химических механизмах. Эта работа — первая, в которой изучено, как окружение и размер химически индуцируют изменения в структуре полупроводниковых квантовых точек.

«Поскольку гибридные солнечные элементы имеют большой потенциал для коммерческого применения, большинство исследователей смотрят на общую эффективность, а фундаментальное понимание химических и электронных взаимодействий упускается», — говорит ведущий автор доктор Аджай Каракоти.

Для работы использовались различные методы в EMSL: микрорентгеновская дифракция (µXRD), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), а также спектроскопия поглощения и излучения в УФ-видимой области. Сочетание спектроскопии с визуализацией позволило получить химическую сигнатуру и пространственное распределение элементов.

Исследование началось с анализа CdSe-квантовых точек в их естественной среде и нанесенных на кремниевую подложку. Это стал шагом к более детальному изучению точек, внедренных в полимерную матрицу. На основе этой работы команда расширила фокус на определение источника дефектных состояний в квантовых точках CdSe при уменьшении размера и их роли в фазовом превращении, электронной структуре и выравнивании зон.