據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國國家可再生能源實驗室（NREL）研制出一種新式的量子點太陽能電池，當其被太陽能光譜的高能區(qū)域發(fā)出的光子激活時，會產(chǎn)生外量子效率最高達114%的感光電流。發(fā)表于12月16日出版的《科學》雜志上的這一最新研究為科學家們研制出第三代太陽能電池奠定了基礎。

當光子入射到太陽能電池表面時，部分光子會激發(fā)光敏材料產(chǎn)生電子空穴對，形成感光電流，此時產(chǎn)生的電子數(shù)與入射光子數(shù)之比稱為感光電流的外量子效率。迄今為止，還沒有任何一種太陽能電池在太陽能光譜內(nèi)光波的照射下，顯示出超過100%的外量子效率。

現(xiàn)在，NREL團隊首次在量子點太陽能電池上實現(xiàn)了這一點。他們在一個疊層量子點太陽能電池上獲得了114%的外量子效率。該電池由具有減反光涂層的玻璃（其包含有一薄層透明的導體）、一層納米結構的氧化鋅、一層經(jīng)過處理的硒化鉛量子點以及薄薄一層用作電極的金組成。

太陽能光子產(chǎn)生超過100%外量子效率基于載子倍增（MEG）過程，借助這一過程，單個被吸收的高能光子能激發(fā)多個電子空穴對。NREL團隊首次在量子點太陽能電池的感光電流內(nèi)展示了MEG，科學家們可借此改善太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。研究結果顯示，在模擬太陽光的照射下，新量子點太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率高于4.5%。目前，這種太陽能電池還沒有達到最優(yōu)化，因此，其能源轉(zhuǎn)化效率相對來說偏低。

與傳統(tǒng)的太陽能電池相比，量子點太陽能電池內(nèi)的MEG能將電池的理論熱力能轉(zhuǎn)化效率提高35%；量子點太陽能電池也可使用廉價且產(chǎn)量高的卷對卷制程制造而成；其另外一個優(yōu)勢是每單位面積的制造成本很低，科學家們將其稱為第三代（下一代）太陽能電池。