加拿大多倫多大學(xué)和沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的科研人員稱，借助在膠體量子點(diǎn)(CQD)薄膜領(lǐng)域獲得的突破，他們利用低價(jià)材料制成了迄今為止效率最高的膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)7%。這比此前同類電池的轉(zhuǎn)化效率提升了37%，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

量子點(diǎn)是納米尺度的半導(dǎo)體，能基于包括可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光在內(nèi)的全光譜收獲電能。與目前緩慢而高昂的半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)不同，膠體量子點(diǎn)薄膜的制造速度很快，成本也低。這為制造基于靈活、柔性基座的太陽(yáng)能電池鋪平了道路，其與報(bào)紙的大量印刷具有異曲同工之妙。

此前，膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的性能一直被薄膜內(nèi)納米粒子較大的內(nèi)表面面積所制約，而科學(xué)家此次通過(guò)將有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)相結(jié)合，完全覆蓋了所有暴露的表面，從而實(shí)現(xiàn)了新的突破。

為了提升效率，研究人員需要一種方式能減少電子陷阱的數(shù)量，同時(shí)確保薄膜十分密實(shí)以盡可能地吸收光線，即所謂的“混合鈍化處理”解決方案。此次研究的主導(dǎo)者、多倫多大學(xué)電子工程系教授泰德·薩金特表示，通過(guò)在合成量子點(diǎn)后立即引入小個(gè)氯原子，他們能夠修補(bǔ)以前無(wú)法觸及的角落和裂縫，使其不再形成電子陷阱。之后科學(xué)家會(huì)利用短的有機(jī)鏈來(lái)約束薄膜中的量子點(diǎn)，使其更為緊湊。而阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的研究也證明，“混合鈍化處理”方式能夠打造出內(nèi)部充滿緊湊堆積納米粒子的最密集的薄膜，這有助于制造出更經(jīng)濟(jì)、更高效耐用的太陽(yáng)能電池。