研究示意圖。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院科學(xué)家借助新配體交換技術(shù)，合成出基于有機(jī)陽(yáng)離子的鈣鈦礦量子點(diǎn)（PQD），開發(fā)出了迄今能效最高的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池。這種新型太陽(yáng)能電池即使儲(chǔ)能兩年多，效率仍不變，表現(xiàn)出非凡的穩(wěn)定性。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·能源》雜志。

量子點(diǎn)是半導(dǎo)體納米晶體，尺寸從幾納米到幾十納米不等。科學(xué)家可根據(jù)顆粒大小控制其光電性能。PQD具有卓越的光電特性，只需簡(jiǎn)單噴涂或使用溶劑，無(wú)需在襯底上生長(zhǎng)，制造過(guò)程簡(jiǎn)單且高效，因此引發(fā)極大關(guān)注。

但用量子點(diǎn)制造太陽(yáng)能電池需要借助一種配體交換技術(shù)，以減少量子點(diǎn)之間的距離。配體交換是一種將大分子（如配體受體）結(jié)合到量子點(diǎn)表面的過(guò)程。在這方面，PQD面臨極大挑戰(zhàn)，包括在替代過(guò)程中，其晶體和表面會(huì)出現(xiàn)缺陷等。因此，目前PQD太陽(yáng)能電池的最高效率為16%。

在最新研究中，團(tuán)隊(duì)采用了基于烷基碘化銨的配體交換策略，用具有良好太陽(yáng)能利用率的有機(jī)PQD替代配體，制造出具有缺陷可控的量子點(diǎn)光活性層。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池能效高達(dá)18.1%。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室認(rèn)定其為迄今已知能效最高的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池。即使儲(chǔ)能兩年多，這種新型電池的性能也保持不變，具有非凡的穩(wěn)定性。

研究團(tuán)隊(duì)指出，以前對(duì)量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的研究主要采用無(wú)機(jī)PQD。最新研究解決了與有機(jī)PQD相關(guān)的問(wèn)題，未來(lái)有望催生更多量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池新產(chǎn)品。