科學(xué)家打造出新型量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池

據外媒報道，量子點(diǎn)在其眾多用途中已顯示出作為太陽(yáng)能電池光伏材料的前景。近日，洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室(LANL)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新型的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池，這種電池在保持效率的同時(shí)沒(méi)有使用在大多數電池中發(fā)現的有毒元素。

據了解，量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池面臨的主要問(wèn)題是，它們是由鉛、鎘等有毒元素制成。因此，在這項新的研究中，LANL團隊嘗試了一種不同的方法，即用銅、銦和硒制作圓點(diǎn)然后再用鋅分層。

這些量子點(diǎn)隨后被嵌入到二氧化鈦薄膜的孔隙中。當暴露于太陽(yáng)輻射下時(shí)，量子點(diǎn)吸收光子并向周?chē)亩趸佱尫烹娮訌亩a(chǎn)生電流。將如此多的元素組合成量子點(diǎn)會(huì )帶來(lái)一些缺陷從而對設備的效率產(chǎn)生負面影響，但在這種情況下，研究小組發(fā)現這些缺陷實(shí)際上改善了光能轉換過(guò)程。

“我們對設備的測量結果感到驚喜，”該研究的首席作者Victor Klimov說(shuō)道，“由于它們的組成非常復雜（四種元素合成在一個(gè)納米粒子中），這些點(diǎn)很容易產(chǎn)生缺陷。盡管有這些缺陷，它們卻在我們的太陽(yáng)能電池中顯示出近乎完美的性能–我們在每100個(gè)吸收的光子中檢測到85個(gè)光電生成的電子，這意味著(zhù)光子到電子的轉換效率有85%?！?/p>

不過(guò)這種電池的實(shí)際太陽(yáng)能轉換效率要低得多–只有大約9%。這是量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的平均水平，比幾個(gè)月前創(chuàng )下的16.6%的世界紀錄略低。但這個(gè)團隊的目標是無(wú)毒量子點(diǎn)而非是創(chuàng )造新的效率紀錄。

該團隊表示，這項研究表明，量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池在未來(lái)非常得有用。除了新發(fā)現的無(wú)毒性外，它們的生產(chǎn)成本也非常低而且可以相對容易地擴大規模。