制成多尺寸量子点太阳能电池

与其它吸光材料相比，量子点具有独特的优势：量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小，就可以使太阳能电池吸收特定波长的光线，即小量子点吸收短波长的光，而大量子点吸收长波长的光。

 

近日，美国圣母大学（University of Notre Dame）一研究小组制备出世界上首例具有多种尺寸量子点的太阳能电池，在TiO₂纳米薄膜表面以及纳米管上组装CdSe量子点，吸收光线以后，CdSe向TiO2放射电子，再在传导电极上收集，进而产生光电流。他们研究了2.3～3.7 nm四种不同粒径的量子点，它们在505～580 nm波段上具有不同的吸收峰。研究人员Prashant V. Kamat介绍说，TiO₂纳米管上固定CdSe量子点能够形成规整的组装结构，不仅可以使电子有效地传输至电极表面，还能提高电池效率。长度为800 nm的纳米管内外表面均可组装量子点，其传输电子的效率较薄膜高。研究发现，小的量子点能以更快的速度将光子转换为电子，而大的量子点则可以吸收更多的入射光子。3 nm的量子点具有最佳的折中效果，但一并改善转换和吸收效率的工作仍在继续。此外，研究人员还计划下一步将这些量子点按一定的规则组装，从而开发出“彩虹式”太阳电池：电池表面的小量子点吸收蓝光，穿过表面层的红光被内层的大量子点吸收。这有望提高电池的效率至30%以上，而传统的硅电池仅为15～20%。相关研究工作将发表在《美国化学会志》（JACS）上。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）