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不含有毒元素:科学家打造出新型量子点太阳能电池

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发表于 2020-5-20 06:45:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
据外媒报道,量子点在其众多用途中已显示出作为太阳能电池光伏材料的前景。近日,洛斯阿拉莫斯国家实验室 ( LANL ) 的研究人员已经开发出一种新型的量子点太阳能电池,这种电池在保持效率的同时没有使用在大多数电池中发现的有毒元素。
据了解,量子点太阳能电池面临的主要问题是,它们是由铅、镉等有毒元素制成。因此,在这项新的研究中,LANL 团队尝试了一种不同的方法,即用铜、铟和硒制作圆点然后再用锌分层。


这些量子点随后被嵌入到二氧化钛薄膜的孔隙中。当暴露于太阳辐射下时,量子点吸收光子并向周围的二氧化钛释放电子从而产生电流。将如此多的元素组合成量子点会带来一些缺陷从而对设备的效率产生负面影响,但在这种情况下,研究小组发现这些缺陷实际上改善了光能转换过程。
" 我们对设备的测量结果感到惊喜," 该研究的首席作者 Victor Klimov 说道," 由于它们的组成非常复杂(四种元素合成在一个纳米粒子中),这些点很容易产生缺陷。尽管有这些缺陷,它们却在我们的太阳能电池中显示出近乎完美的性能 -- 我们在每 100 个吸收的光子中检测到 85 个光电生成的电子,这意味着光子到电子的转换效率有 85%。"
不过这种电池的实际太阳能转换效率要低得多 -- 只有大约 9%。这是量子点太阳能电池的平均水平,比几个月前创下的 16.6% 的世界纪录略低。但这个团队的目标是无毒量子点而非是创造新的效率纪录。
该团队表示,这项研究表明,量子点太阳能电池在未来非常得有用。除了新发现的无毒性外,它们的生产成本也非常低而且可以相对容易地扩大规模。
相关研究报告已发表在《Nature Energy》上。

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