固溶處理的半導(dǎo)體，包括鈣鈦礦和量子點(diǎn)等材料(即，量子尺寸范圍內(nèi)的小顆粒)，是電導(dǎo)率介于絕緣體和大多數(shù)金屬之間的物質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種類(lèi)型的半導(dǎo)體對(duì)于開(kāi)發(fā)性能良好且制造成本低的新型光電子器件特別有前途。

最近，一些研究強(qiáng)調(diào)了通過(guò)結(jié)合膠體量子點(diǎn)(CQD)，可以收集紅外光子的納米顆粒和有機(jī)發(fā)色團(tuán)(吸收可見(jiàn)光光子并賦予分子顏色的分子部分)來(lái)制造半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)。盡管如此，到目前為止，由于不同組分之間的化學(xué)不匹配以及在實(shí)現(xiàn)電荷收集方面的挑戰(zhàn)，基于CQD和發(fā)色團(tuán)的混合光伏僅實(shí)現(xiàn)了低于10%的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)。

多倫多大學(xué)和韓國(guó)KAIST的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種混合體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)通過(guò)將小分子引入CQD /有機(jī)堆疊結(jié)構(gòu)中而克服了這些限制。他們創(chuàng)建的混合太陽(yáng)能電池發(fā)表在《自然能源》上的一篇論文中，實(shí)現(xiàn)了卓越的PCE，即使長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行也可以保留這些PCE。

Se-Woong Baek表示：“這項(xiàng)研究的第一個(gè)挑戰(zhàn)是結(jié)合CQD的寬光吸收帶和有機(jī)分子的強(qiáng)(但窄)吸收系數(shù)的優(yōu)勢(shì)，以創(chuàng)建更高性能的光伏平臺(tái)。”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員告訴TechXplore。

研究人員從大約二十年前伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究小組進(jìn)行的一項(xiàng)研究中汲取了靈感，該研究證明了使用半導(dǎo)體納米棒和聚合物制造混合太陽(yáng)能電池的潛力。盡管伯克利實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)和其他幾個(gè)團(tuán)隊(duì)試圖將有機(jī)分子與CQD結(jié)合起來(lái)，但是Baek和他的同事們認(rèn)為這很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠浠旌霞軜?gòu)所實(shí)現(xiàn)的器件性能低于典型的有機(jī)或僅CQD的半導(dǎo)體。因此，他們著手進(jìn)一步研究CQD /有機(jī)半導(dǎo)體的潛力，試圖克服以前開(kāi)發(fā)的體系結(jié)構(gòu)的局限性。