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研究示意圖。圖片來源：物理學家組織網
韓國蔚山科學技術院科學家借助新配體交換技術，合成出基于有機陽離子的鈣鈦礦量子點（PQD），開發(fā)出了迄今能效最高的量子點太陽能電池。這種新型太陽能電池即使儲能兩年多，效率仍不變，表現(xiàn)出非凡的穩(wěn)定性。相關論文發(fā)表于最新一期《自然·能源》雜志。
量子點是半導體納米晶體，尺寸從幾納米到幾十納米不等?？茖W家可根據(jù)顆粒大小控制其光電性能。PQD具有卓越的光電特性，只需簡單噴涂或使用溶劑，無需在襯底上生長，制造過程簡單且高效，因此引發(fā)極大關注。
但用量子點制造太陽能電池需要借助一種配體交換技術，以減少量子點之間的距離。配體交換是一種將大分子（如配體受體）結合到量子點表面的過程。在這方面，PQD面臨極大挑戰(zhàn)，包括在替代過程中，其晶體和表面會出現(xiàn)缺陷等。因此，目前PQD太陽能電池的最高效率為16%。
在最新研究中，團隊采用了基于烷基碘化銨的配體交換策略，用具有良好太陽能利用率的有機PQD替代配體，制造出具有缺陷可控的量子點光活性層。在此基礎上開發(fā)的量子點太陽能電池能效高達18.1%。美國國家可再生能源實驗室認定其為迄今已知能效最高的量子點太陽能電池。即使儲能兩年多，這種新型電池的性能也保持不變，具有非凡的穩(wěn)定性。
研究團隊指出，以前對量子點太陽能電池的研究主要采用無機PQD。最新研究解決了與有機PQD相關的問題，未來有望催生更多量子點太陽能電池新產品。
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