International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

Recent Progress in Bulk Heterojunction Solar Cells: Emerging Strategies for High Performance

الملخص
تدمج الخلايا الشمسية متعددة الوصلات السائبة (BHJ) البوليمرات الضوئية مع النقاط الكمومية (QDs) أو البلورات النانوية (NCs) لتجمع بشكل تآزري مزايا المواد العضوية وغير العضوية. يُسهّل هذا الهيكل الهجين نقل الشحنات بكفاءة، ويُحسّن بشكل كبير امتصاص الضوء عبر الطيف الشمسي. تتيح الخصائص البصرية والإلكترونية القابلة للضبط للبلورات النانوية استراتيجيات تصميم مرنة لتحقيق أقصى استفادة من التقاط الفوتونات عبر نطاق واسع من الأطوال الموجية. على وجه الخصوص، تتميز الخلايا الشمسية متعددة الوصلات السائبة القائمة على كالكوجينيد الرصاص PbS ، PbSe، PbTeبامتصاصها القوي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) وقابليتها لضبط فجوة النطاق حسب الحجم، والتي تتراوح بين 0.3 و 1.5 إلكترون فولت، ويعزى ذلك إلى أنصاف أقطار إكسيتون بور الكبيرة التي تبلغ حوالي 18 و 46و 150نانومتر، على التوالي. على الرغم من خصائصها البصرية الإلكترونية الواعدة، إلا أن دمج خلايا الكالكوجينيد الرصاصية النانوية في بنية BHJ القائمة على البوليمر لا يزال غير مستكشف نسبيًا. تُسلّط هذه المراجعة الضوء على التقدم المُحرز مؤخرًا في دمج هذه الخلايا النانوية النانوية ضمن مركبات البوليمر، وتدرس تأثيرها على خصائص المواد وأداء الأجهزة، وتناقش التحديات الحالية وتوجهات البحث المستقبلية لتطوير تقنية خلايا BHJ الشمسية................ الكلمات المفتاحية:........... خلايا BHJ الشمسية؛ النقاط الكمومية؛ الكالكوجينيدات الرصاصية؛ ضبط فجوة النطاق؛ امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة.
Abstract
Bulk Heterojunction (BHJ) solar cells integrate photoactive polymers with quantum dots (QDs) or nanocrystals (NCs) to synergistically combine the advantages of organic and inorganic materials. This hybrid architecture facilitates efficient charge transport and significantly enhances light absorption across the solar spectrum. The tunable optical and electronic properties of NCs allow flexible design strategies to maximize photon capture over a broad wavelength range. In particular, lead chalcogenide-based NCs (PbS, PbSe, PbTe) are notable for their strong near-infrared (NIR) absorption and size-dependent bandgap tunability ranging from 0.3 to 1.5 eV, attributed to their large exciton Bohr radii of approximately 18, 46, and 150 nm, respectively. Despite their promising optoelectronic features, the incorporation of lead chalcogenide NCs into polymer-based BHJ architecture remains relatively underexplored. This review highlights recent progress in the integration of these NCs within polymer composites, examines their influence on material properties and device performance, and discusses existing challenges and future research directions for advancing BHJ solar cell technology............... Keywords: ...........BHJ Solar Cells; Quantum Dots; Lead Chalcogenides; Bandgap Tuning; NIR Absorption