半导体材料使量子点太阳能电池效率提高25% 刷新世界记录

据外媒NewAtlas报道，微小的半导体点足够小以利用量子力学的怪异性，在太阳能方面具有很大的潜力。这些灵活、便宜的量子点可代替传统的硅用作光伏材料，有望带来许多好处，但它们将太阳光转换为能量的效率尚不是其中之一。研究此问题的科学家日前取得了重大突破，其开发的量子点太阳能电池比此前的世界纪录高出近25％，并使柔性、透明太阳能电池的想法更近了一步。

量子点太阳能电池具有被制造成薄、轻、柔性的薄膜的能力，这些薄膜可以从太阳产生电能，因此，量子点太阳能电池已经成为该领域科学家真正关注的焦点。但是，它们远远落后于标准太阳能电池的20％左右的效率，但科学家们现在已在逐步缩小差距。

由美国国家可再生能源实验室（NREL）创下的量子点太阳能电池转换效率的先前记录为13.4％。澳大利亚昆士兰大学的科学家现已取得了重大进步，创下16.6％的新世界纪录，并通过独立测试进行了验证。

“我们的效率比以前的世界纪录提高了近25％，这很重要，”领导这项研究的王连舟（音译）教授说道。“这实际上是量子点太阳能电池技术令人兴奋的'前景'与商业可行之间的区别。”根据该团队的说法，其他量子点的表面可能非常粗糙且不稳定，这会阻碍其效率。他们通过一种新的制造技术克服了这一问题，该技术为他们的新型量子点提供了新的特性来克服这些缺陷。

Wang告诉《新地图集》，“我们有意控制了量子点上的表面功能化学物质，从而开发了一种新的表面工程方法，不仅可以稳定量子点，还可以保持电子通过（电流）的平滑路径。”

根据王连舟和其团队的说法，这些效率水平开启了一些令人兴奋的可能性。由于这些量子点具有柔韧性，并且可以以成本有效的方式大规模打印，因此，通过进一步的工作，它们可以采用透明蒙皮的形式，该蒙皮可以叠放在飞机、汽车和房屋上以发电。现在，他们将继续通过开发该技术以完成这些目标。

王连舟表示：“将来，我们将进一步提高量子点太阳能电池的效率，扩大太阳能电池在柔性和透明基板上的打印技术，以用于建筑窗户、可穿戴电子设备，并将量子点的应用扩展到LED等其他领域。”

这项研究发表在《自然能源》杂志上。

光敏蛋白+量子点造出新型太阳能电池

俄罗斯国立核能研究大学莫斯科物理工程学院的科研人员以量子点和光敏蛋白组成的混合材料为基础，研发出一种新型太阳能电池。有关专家指出，这种电池在转化太阳能和光学信息处理方面具有极大潜力。相关研究发表在《光敏传感器和生物电子学》杂志上。

单细胞生物的蛋白能够把光能转化成化学能（类似植物的叶绿素），这一切是通过细胞膜的正电荷传递发生的。单细胞与叶绿素的重大区别在于离开氧气存活的能力，单细胞生物能生活在类似死海深处、极富侵蚀性的环境中。从进化的角度来说，它们的化学稳定性、热稳定性和光学稳定性高。在此情况下，单细胞生物的蛋白可在亿万分之一秒内多次改变颜色，因此是制造全息处理器的极有前景的材料。

研究人员将单细胞蛋白与半导体纳米粒子（量子点）结合起来，大大改善了这些性能。维克托·克里文科夫介绍说：“我们制造了高效运行的光敏晶格，它在光子能非常低的光的影响下产生电流。在普通条件下，这种光敏晶格不工作，因为光敏分子只在非常狭窄的能量范围内吸收光。而量子点只在非常宽广的范围内才能这么做，甚至可以把两个低能光子转变为一个高能光子，就像把它们合并在一起一样。”

有关专家指出，上述研究显示了在生物结构的基础上制造高效光敏元件的潜力。它们不仅能应用在太阳能转化中，也可用在光学信息处理中。