加拿大多倫多大學(xué)電氣與計算機工程教授TedSargent領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次研發(fā)出了一種膠體量子點（colloidalquantumdots，CQD）雙層太陽電池，這種電池可以大幅提高轉(zhuǎn)換效率。膠體量子點是一種既可以吸收可見光，又可以吸收不可見光的半導(dǎo)體顆粒，理論轉(zhuǎn)換效率可達42%。該項研究成果發(fā)表在最新一期的《NatureMaterials》雜志。

科學(xué)研究證明，量子點是一種非常有前途的方法，可以噴涂到包括塑料在內(nèi)的各種表面，有效降低太陽能電池的生產(chǎn)成本。

該領(lǐng)域面臨最大的一個挑戰(zhàn)就是如何使便利和性能實現(xiàn)最優(yōu)的結(jié)合。最理想的設(shè)計就是把量子點緊密的連在一起。因為量子點的空間距離越大，光電轉(zhuǎn)換效率就更低。

到目前為止，所有的量子點都是封鎖在有機分子中。為了解決電子的長距離移動問題，科學(xué)家利用了無機配體和比納米還要小的原子將量子點結(jié)合起來。密堆積的排列方式和負電荷捕捉器的去除確保電子能夠在太陽電池中快速和順利的移動，提供轉(zhuǎn)換效率。

研究人員研發(fā)的這種雙層太陽電池中，一層量子點經(jīng)調(diào)制可以捕捉可見光，而另一層能夠捕捉紅外光。此外，他們還引入一個過渡層，構(gòu)成成分包含四種薄膜狀的不同金屬氧化物，這一種方法可以減少層間電阻。他們選擇透明的氧化物用于這一層，使光線可穿過它們，到達底層電池。

目前，這種雙層太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為4.2%。該小組的目標(biāo)是在未來5年內(nèi)將轉(zhuǎn)換效率提高至10%。

這種雙層電池具有膠體量子點太陽電池的最大電流和最高轉(zhuǎn)換效率。實驗結(jié)果已經(jīng)得到了美國國家可再生能源實驗室認證的Newport的公認。

來自賓夕法尼亞州立大學(xué)的化學(xué)教授JohnAsbury指出，因為能夠制成多層量子點太陽電池，多倫多大學(xué)的團隊將理論效率從30%提高到40%以上。

Sargent表示：世界和市場都需要創(chuàng)新，打破現(xiàn)有的性能和成本平衡。通過與多倫多大學(xué)和阿卜杜拉國王科技大學(xué)的合同，我們能夠?qū)F(xiàn)有研究轉(zhuǎn)換成實在的創(chuàng)新，并實現(xiàn)商業(yè)化的應(yīng)用。（翻譯：Owen）