蔚山科学技术院研发的量子点太阳能电池再次打破转化效率纪录

最有前途的新兴太阳能电池技术之一的效率得到了大幅提升。韩国UNIST的工程师制造出了量子点太阳能电池，其效率达到了世界纪录的18.1%。量子点本质上只是微小的圆形半导体晶体，其吸收和发射光的效率令人惊叹。通过改变量子点的大小，可以设定与之相互作用的光的颜色，这使得量子点在显示技术或传感器中大有用武之地。

不过，它们最终可能在太阳能电池中发挥最大作用。大多数商用太阳能电池都是用大块材料作为光收集层，这意味着整个表面吸收相同的波长。但量子点可以有多种尺寸，分别聚焦于光谱的不同部分，从而提高潜在效率。另外，量子点的成本低廉，易于制造，甚至可以制成喷雾溶液。

在这项新研究中，蔚山科学技术院（UNIST）的研究人员对配方进行了一些调整，以改进技术。用有机材料制成的量子点太阳能电池理论效率最高，但不幸的是，它们存在缺陷，在阳光和天气条件下稳定性较差，这对于设计成全天暴露在阳光下的设备来说并不理想。为了解决这个问题，这些太阳能电池通常用无机材料代替，但这也限制了它们的效率。

UNIST团队用有机过氧化物制成量子点，并开发出一种将量子点锚定在基底上的新方法，从而使量子点能够更紧密地靠在一起。这将效率从2020年的16.6%提高到了创纪录的18.1%。美国国家可再生能源实验室（NREL）对这一记录给予了独立认可。

更妙的是，新型太阳能电池的稳定性要好得多。在正常条件下，它们可以保持1200小时的满血运行，而在80°C（176°F）的高温条件下，它们可以保持300小时的效率。存放两年后，它们的性能也同样出色。

量子点太阳能电池要赶上日常使用的硅太阳能电池还有很长的路要走，针对后者的研发已经领先了半个世纪，且正在迅速接近其理论最高效率。与此同时，量子点从2010年左右才真正进入实验室，当时的效率还不到4%。在提高效率的同时，廉价和简单的制造工艺有助于扩大技术规模，制造出更广泛的光伏表面。

这项研究发表在《自然-能源》杂志上。