专家创新胶体量子点太阳能电池转化效率纪录

根据美国物理学家网络9月18日的一份报告，一个国际研究小组在最新一期的《自然材料》上写道，他们已经开发出了胶体量子点(CQD)太阳能电池，迄今为止转换效率最高(高达6%)，这是通过使用无机配体代替有机分子来包覆量子点并钝化其表面(不易与其他物质发生化学反应)。吸光纳米粒子量子点是纳米级半导体，可以捕捉光(可见光和不可见光)，并将其转化为能量。人们可以将它喷洒在包括塑料在内的柔性材料表面，生产出比硅基太阳能电池更便宜、更耐用的太阳能电池。此外，胶体量子点电池的理论转换效率可达到42%，超过硅基太阳能电池31%的理论转换效率。今年7月，多伦多大学的科学家开发了一种胶体量子点太阳能电池，转换效率为4.2%。

胶体量子点太阳能电池发展的最大挑战在于如何紧密结合量子点，因为量子点之间的距离越大，转换效率越低。然而，量子点通常被额外1-2纳米的有机分子包裹，这在纳米尺度上有点大，有机分子是制造胶体的重要成分。

为此，来自加拿大多伦多大学、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学和美国宾夕法尼亚州立大学的科学家开始考虑使用无机配体将量子点紧密连接在一起，以尽可能节省空间。结果，科学家们也获得了胶体特性，而不用“庞大”的有机分子。

“我们在每个量子点周围包裹一层原子。他们将量子点包裹成一个非常紧密的固体。”多伦多大学电子与计算机工程系的研究带头人和博士后研究员唐江说。

宾夕法尼亚州立大学的研究合作者约翰·埃斯伯里说:“最新的研究表明，我们可以消除电子下落的电荷陷阱。量子点紧密结合在一起，电荷陷阱被消除，让电子快速而平稳地通过太阳能电池。”

美国国家可再生能源实验室指定的实验室证实，新开发的胶体量子点太阳能电池不仅达到了最高电流值，还创下了6%的总能量转换效率的记录。

"最新研究表明，无机配体在实际设备的建造中起着重要作用."“新的表面化学为我们制造高效稳定的量子点太阳能电池铺平了道路，也将对其他由胶体纳米晶*成的电子和光电耦合器件产生影响，”量子点太阳能电池开发领域的领导者、芝加哥大学教授德米特里·塔拉平(Dmitry Tarapin)说。所有无机方法的好处包括显著提高电子运输的速度和使设备更加稳定。"