International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

Advances in Quantum Dot Solar Cells: Materials Innovation, Device Engineering, and Performance Evolution

الملخص
تمثل الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية (QDSCs) فئة متقدمة من الأجهزة الكهروضوئية التي تستخدم النقاط الكمومية كمواد أساسية نشطة ضوئيًا .تتيح قدرتها الفريدة على ضبط فجوة النطاق امتصاصًا واسع النطاق للضوء، مما يشكل أساسًا لهياكل متعددة الوصلات قادرة على تجاوز حدود الكفاءة التقليدية وقد حققت التطورات الحديثة كفاءة تحويل طاقة تصل إلى 18.1%، مع إمكانات نظرية تصل إلى 66%. على الرغم من هذه الإنجازات المذهلة، لا تزال الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية تواجه تحديات كبيرة تتعلق بسمية المواد وقابلية التوسع في الإنتاج واسع النطاق .لذلك، يركز البحث الحالي على تطوير مواد نقاط كمومية غير سامة وتصميمات هجينة تدمج الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية مع التقنيات الناشئة مثل أنظمة البيروفسكايت لتحسين الأداء والاستقرار التشغيلي. من خلال الجمع بين التصنيع الفعال من حيث التكلفة، والخصائص البصرية الإلكترونية القابلة للضبط، والمرونة الميكانيكية، تُعتبر الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية مرشحًا واعدًا للجيل القادم من تقنيات الطاقة الكهروضوئية، والتي من المتوقع أن تُحدث ثورة في مجال الطاقة الشمسية.................. الكلمات المفتاحية:............... النقاط الكمومية؛ الخلايا الشمسية؛ ضبط فجوة النطاق؛ البيروفسكايت؛ المواد غير السامة.
Abstract
Quantum Dot Solar Cells (QDSCs) represent an advanced class of photovoltaic devices that utilize quantum dots as their primary photoactive materials. Their unique ability to tune the bandgap enables broad-spectrum light absorption, forming the foundation for multi-junction architectures capable of surpassing traditional efficiency limits. Recent developments have achieved power conversion efficiencies up to 18.1%, with theoretical potential reaching 66%. Despite these impressive milestones, QDSCs still face significant challenges related to material toxicity and scalability in large-scale production. Current research is therefore focused on developing non-toxic quantum dot materials and hybrid designs that integrate QDSCs with emerging technologies such as perovskite systems to enhance both performance and operational stability. By combining cost-effective fabrication, tunable optoelectronic properties, and mechanical flexibility, QDSCs stand as a promising candidate for next-generation photovoltaic technologies poised to revolutionize the solar energy landscape................. Keywords:...................Quantum Dots; Solar Cells; Bandgap Tuning; Perovskites; Non-toxic Materials