科学家提升量子点太阳能电池世界纪录

美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员为量子点太阳能电池建立了新的世界效率记录，为13.4%。

胶体量子点是电子材料，由于它们的尺寸非常小(通常为3-20纳米)，因此它们具有令人着迷的光学特性。量子点太阳能电池于2010年作为NREL图表中的最新技术出现，该图表跟踪研究工作，将太阳光转化为电能，并提高效率。最初的硫化铅量子点太阳能电池的效率为2.9%。从那时起，改进使得硫化铅的数量达到两位数，达到多伦多大学去年创下的12%的记录。从初始效率到先前记录的改进来自更好地理解各个量子点之间的连接性，更好的整体器件结构和减少量子点中的缺陷。

量子点太阳能电池的最新发展来自完全不同的量子点材料。新的量子点引领者是三氧化二铯铅(CsPbI3)，属于最近新出现的卤化钙钛矿材料系列。在量子点形式中，CsPbI3在开路时产生特别大的电压(约1.2伏)。

“这种电压与材料的带隙相结合，使它们成为多结太阳能电池顶层的理想选择，”NREL化学材料和纳米科学团队的资深科学家和项目负责人Joseph Luther说。顶部电池必须高效但在较长波长下透明，以允许该部分阳光到达较低层。串联电池可以提供比当今太阳能市场占主导地位的传统硅太阳能电池板更高的效率。

这项最新进展名为“用于记录效率，高压光伏电池的增强型移动性CsPbI3量子点阵列”，发表在Science Advances上。该论文由来自NREL的Erin Sanehira，Ashley Marshall，Jeffrey Christians，Steven Harvey，Peter Ciesielski，Lance Wheeler，Philip Schulz和Matthew Beard共同撰写; 来自华盛顿大学的Lih Lin。

多结方法通常用于空间应用，其中高效率比制造太阳能模块的成本更重要。Luther和NREL /华盛顿大学团队开发的量子点钙钛矿材料可与廉价的薄膜钙钛矿材料配对，以达到与太空太阳能电池相似的高效率，但建造成本甚至低于硅技术制造它们是地面和太空应用的理想技术。

“通常，在太空和屋顶应用中使用的材料是完全不同的。看到可能用于这两种情况的可能配置令人兴奋，”华盛顿大学的博士生Erin Sanehira说道，他在NREL进行了研究。

NREL研究由美国能源部科学办公室资助，而Sanehira和Lin则承认NASA空间技术奖学金。

NREL是美国能源部可再生能源和能源效率研究与开发的主要国家实验室。NREL由可持续能源联盟有限责任公司为能源部运营。