膠體量子點太陽能電池轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)紀錄

一個國際科研團隊在最新一期的《自然·材料學(xué)》雜志上撰文指出，他們使用無機配位體替代有機分子來包裹量子點并讓其表面鈍化（不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），研制出了迄今轉(zhuǎn)化效率最高（達6%）的膠體量子點（CQD）太陽能電池。

吸光納米粒子量子點是納米尺度的半導(dǎo)體，其能捕捉光線（既可吸收可見光，也可吸收不可見光）并將其轉(zhuǎn)化為能源。人們可將其噴灑到包括塑料在內(nèi)的柔性材料表面，制造出比硅基太陽能電池更便宜、更經(jīng)久耐用的太陽能電池。而且，膠體量子點電池的理論轉(zhuǎn)化效率可高達42%，超過硅基太陽能電池31%的理論轉(zhuǎn)化率。今年7月，多倫多大學(xué)的科學(xué)家研制出了轉(zhuǎn)化效率為4.2%的膠體量子點太陽能電池。

膠體量子點太陽能電池研制領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)在于如何使量子點緊密結(jié)合在一起，因為量子點之間的距離越大，轉(zhuǎn)化效率越低。然而，量子點通常由多出其1—2納米的有機分子包裹，在納米尺度上，這有點大，而有機分子是制造膠體的重要成分。

為此，加拿大多倫多大學(xué)、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)、美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們開始考慮使用無機配位體來讓量子點緊緊依附在一起，以盡可能節(jié)省空間。結(jié)果，科學(xué)家們不使用“龐大”的有機分子也獲得了膠體的特征。

“我們在每個量子點周圍包裹了一單層原子，它們將量子點包裹成非常緊密的固體?！痹撗芯康念I(lǐng)導(dǎo)者、多倫多大學(xué)電子與計算機工程系博士后唐江（音譯）表示。

研究合作者、賓夕法尼亞州立大學(xué)的約翰·艾斯拜瑞說：“最新研究表明，我們能剔除電荷陷阱——電子陷入的位置。量子點緊密地結(jié)合在一起以及消除電荷陷阱，雙管齊下使電子能快速且平滑地通過太陽能電池?！?/p>

美國國家可再生能源實驗室委派的實驗室證實，新研制出的膠體量子點太陽能電池不僅電流達到了最高值，高達6%的整體能量轉(zhuǎn)化效率也創(chuàng)下了紀錄。

“最新研究表明，無機配位體在構(gòu)建實用設(shè)備方面具有強大的作用。”量子點太陽能電池研制領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者、芝加哥大學(xué)教授德米特里·塔拉品說，“新的表面化學(xué)為我們制造高效且穩(wěn)定的量子點太陽能電池鋪平了道路，也將對其他利用膠體納米晶體制造的電子和光電耦合設(shè)備產(chǎn)生影響。全無機方法的好處包括能顯著改善電子的運輸速度，讓設(shè)備更加穩(wěn)定等?！?/p>

《科技日報》