迄今最高能效量子点太阳能电池面世

科技日报记者 刘霞

韩国蔚山科学技术院科学家借助新配体交换技术，合成出基于有机阳离子的钙钛矿量子点（PQD），开发出了迄今能效最高的量子点太阳能电池。这种新型太阳能电池即使储能两年多，效率仍不变，表现出非凡的稳定性。相关论文发表于最新一期《自然·能源》杂志。

量子点是半导体纳米晶体，尺寸从几纳米到几十纳米不等。科学家可根据颗粒大小控制其光电性能。PQD具有卓越的光电特性，只需简单喷涂或使用溶剂，无需在衬底上生长，制造过程简单且高效，因此引发极大关注。

但用量子点制造太阳能电池需要借助一种配体交换技术，以减少量子点之间的距离。配体交换是一种将大分子（如配体受体）结合到量子点表面的过程。在这方面，PQD面临极大挑战，包括在替代过程中，其晶体和表面会出现缺陷等。因此，目前PQD太阳能电池的最高效率为16%。

在最新研究中，团队采用了基于烷基碘化铵的配体交换策略，用具有良好太阳能利用率的有机PQD替代配体，制造出具有缺陷可控的量子点光活性层。在此基础上开发的量子点太阳能电池能效高达18.1%。美国国家可再生能源实验室认定其为迄今已知能效最高的量子点太阳能电池。即使储能两年多，这种新型电池的性能也保持不变，具有非凡的稳定性。

研究团队指出，以前对量子点太阳能电池的研究主要采用无机PQD。最新研究解决了与有机PQD相关的问题，未来有望催生更多量子点太阳能电池新产品。