洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的新型量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池具有與現(xiàn)有基于量子點(diǎn)的設(shè)備相同的效率，但不含大多數(shù)此類太陽(yáng)能電池所依賴的鉛或其他有毒元素。

Los Alamos專門研究半導(dǎo)體納米晶體的物理學(xué)家，報(bào)告的主要作者Victor Klimov說(shuō)：“這種量子點(diǎn)方法顯示出新型的無(wú)毒，廉價(jià)的太陽(yáng)能電池，這些太陽(yáng)能電池顯示出顯著的缺陷耐受性，具有廣闊的前景。在《自然能源》雜志的封面上。

研究人員不僅展示了高效的設(shè)備，而且還揭示了其卓越的缺陷耐受性的潛在機(jī)制。代替阻礙光伏性能，銅銦硒化物量子點(diǎn)中的缺陷狀態(tài)實(shí)際上有助于光轉(zhuǎn)換過(guò)程。

量子點(diǎn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多用途，并且還會(huì)有更多用途。特別地，它們是非常有效的發(fā)光體。它們與其他類型的發(fā)光材料不同，因?yàn)樗鼈兊念伾皇枪潭ǖ?，并且可以通過(guò)調(diào)整量子點(diǎn)的大小輕松地進(jìn)行調(diào)整。此屬性已在顯示器和電視中使用，很快將有助于制造更高效，顏色可調(diào)的燈泡。

通過(guò)膠體合成制備的納米尺寸半導(dǎo)體晶體的獨(dú)特物理學(xué)吸引了數(shù)十年來(lái)的科學(xué)家。由于其極小的尺寸(跨度只有幾納米)，可以在最基本的量子力學(xué)水平上操縱納米晶體的特性。因此，它們被稱為“量子點(diǎn)”。

量子點(diǎn)的尺寸可調(diào)特性還可以幫助有效地捕獲陽(yáng)光，這在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換中非常有用?，F(xiàn)代量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的效率迅速接近傳統(tǒng)薄膜光伏電池的效率。然而，在大多數(shù)情況下，它們含有劇毒的重金屬，例如鉛和鎘，這限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。

洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)的研究人員描述了新型的高效量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池，該電池不含任何有毒元素。該團(tuán)隊(duì)利用銅，銦和硒的反應(yīng)，再加上鋅來(lái)制造摻雜鋅的量子點(diǎn)。將點(diǎn)結(jié)合到用作電荷收集電極的高度多孔的二氧化鈦膜的空隙中。

入射的太陽(yáng)光子被量子點(diǎn)吸收，從而導(dǎo)致緊密結(jié)合的電子釋放到高遷移率導(dǎo)帶中。然后將這些電子轉(zhuǎn)移到二氧化鈦電極上，最終產(chǎn)生光電流。

克利莫夫說(shuō)：“我們對(duì)設(shè)備的測(cè)量結(jié)果感到驚訝。” “由于它們的組成非常復(fù)雜(四個(gè)元素結(jié)合在同一納米大小的顆粒中)，這些點(diǎn)容易出現(xiàn)缺陷。盡管有這些缺陷，但它們?cè)谖覀兊奶?yáng)能電池中表現(xiàn)出了近乎完美的性能-每100個(gè)吸收的光子，我們檢測(cè)到85個(gè)光生電子，這意味著光子至電子的轉(zhuǎn)換效率為85%。”

高的光轉(zhuǎn)換效率與顯著的缺陷耐受性和無(wú)毒元素的組合相結(jié)合，使這些量子點(diǎn)成為用于實(shí)現(xiàn)廉價(jià)，易于擴(kuò)展和潛在可拋棄型太陽(yáng)能電池的非常有前途的材料。