近日，多倫多大學(xué)和阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST)的科研人員在膠體量子點(diǎn)(CQD)薄膜的研發(fā)方面獲得重要突破，膠體量子點(diǎn)太陽能電池的效率創(chuàng)造了新紀(jì)錄，達(dá)7%。他們的成果發(fā)表在了《自然納米技術(shù)》雜志上。
該團(tuán)隊(duì)由多倫多大學(xué)工程系教授Ted Sargent領(lǐng)導(dǎo)，使用廉價(jià)材料做成的太陽能電池，其7%的效率被認(rèn)證創(chuàng)造了世界記錄。
"在以前，膠體量子點(diǎn)太陽能電池受制于薄膜內(nèi)部大的內(nèi)部表面積，這使得其發(fā)電比較困難，"該論文的合著者Susanna Thon博士說"我們的突破是綜合使用有機(jī)和無機(jī)化學(xué)，來完全覆蓋暴露的表面積。"
量子點(diǎn)是尺寸僅有幾納米的半導(dǎo)體，可以用來從整個(gè)太陽光譜中收集電能，包括有形和無形的波長范圍的光。和目前的增長緩慢和昂貴的半導(dǎo)體技術(shù)不一樣，CQD可以以低成本快速制造出來，這類似于油漆或墨水。該研究表明，太陽能電池可以制作在柔性基板上，這和報(bào)紙快速大量印刷是一樣的方式。
該電池比以往認(rèn)證的電池效率提升了37%。為提高效率，科研人員需要一種方法，既可以縮減和較差表面質(zhì)量相關(guān)的電子"陷阱"數(shù)量，同時(shí)也可以確保薄膜足夠稠密來盡可能地吸收更多的光。該方案叫做"混合鈍化"方案。
"通過在合成點(diǎn)以后立即引入氯原子，我們可以去修補(bǔ)以前遙不可及的、可導(dǎo)致電子、''陷阱''的角落和縫隙"，博士生和該論文主要的合著者Alex Ip說。"接下來我們通過使用短的有機(jī)團(tuán)來綁定薄膜中的量子點(diǎn)。"
阿卜杜拉國王科技大學(xué)Aram Amassian教授領(lǐng)導(dǎo)的研究工作表明，為了得到密集的薄膜，有機(jī)配體交換是必要的。
KAUST使用最先進(jìn)的亞納米分辨率同步方法來識別薄膜的結(jié)構(gòu)，并且證明混合鈍化方法可以制得包含緊密納米粒子的密集薄膜。
該成果為進(jìn)一步的研究和電池效率的提高打通了很多道路，這給可靠的、低成本的太陽能提供了一個(gè)光明的未來。
Sargent教授說，"我們的世界迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的、高效率的方法將豐富的太陽能轉(zhuǎn)換為可用的電能。該成果表明，膠體量子點(diǎn)內(nèi)的豐富的材料界面可以通過健康的方式所掌握，證明了低成本和穩(wěn)定高效率可以同時(shí)達(dá)到。"
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