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美國研制效率最高的膠體量子點太陽能電池

發(fā)布時間:2011-09-30 來源:OFweek網(wǎng)

新聞事件:

  • 美國科研團隊研制出轉(zhuǎn)化效率最高的膠體量子點太陽能電池

事件影響:

  • 新膠體量子點太陽能電池電流達最高值,整體能量轉(zhuǎn)化效率高達6%


據(jù)悉,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。”該研究的領(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。”

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。”

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