美國能源部(DOE)國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員為量子點太陽能電池建立了新的世界效率記錄，為13.4%。

膠體量子點是電子材料，由于它們的尺寸非常小(通常為3-20納米)，因此它們具有令人著迷的光學特性。量子點太陽能電池于2010年作為NREL圖表中的最新技術出現(xiàn)，該圖表跟蹤研究工作，將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，并提高效率。最初的硫化鉛量子點太陽能電池的效率為2.9%。從那時起，改進使得硫化鉛的數(shù)量達到兩位數(shù)，達到多倫多大學去年創(chuàng)下的12%的記錄。從初始效率到先前記錄的改進來自更好地理解各個量子點之間的連接性，更好的整體器件結(jié)構(gòu)和減少量子點中的缺陷。

量子點太陽能電池的最新發(fā)展來自完全不同的量子點材料。新的量子點引領者是三氧化二銫鉛(CsPbI3)，屬于最近新出現(xiàn)的鹵化鈣鈦礦材料系列。在量子點形式中，CsPbI3在開路時產(chǎn)生特別大的電壓(約1.2伏)。

“這種電壓與材料的帶隙相結(jié)合，使它們成為多結(jié)太陽能電池頂層的理想選擇，”NREL化學材料和納米科學團隊的資深科學家和項目負責人Joseph Luther說。頂部電池必須高效但在較長波長下透明，以允許該部分陽光到達較低層。串聯(lián)電池可以提供比當今太陽能市場占主導地位的傳統(tǒng)硅太陽能電池板更高的效率。

這項最新進展名為“用于記錄效率，高壓光伏電池的增強型移動性CsPbI3量子點陣列”，發(fā)表在Science Advances上。該論文由來自NREL的Erin Sanehira，Ashley Marshall，Jeffrey Christians，Steven Harvey，Peter Ciesielski，Lance Wheeler，Philip Schulz和Matthew Beard共同撰寫; 來自華盛頓大學的Lih Lin。

多結(jié)方法通常用于空間應用，其中高效率比制造太陽能模塊的成本更重要。Luther和NREL /華盛頓大學團隊開發(fā)的量子點鈣鈦礦材料可與廉價的薄膜鈣鈦礦材料配對，以達到與太空太陽能電池相似的高效率，但建造成本甚至低于硅技術制造它們是地面和太空應用的理想技術。

“通常，在太空和屋頂應用中使用的材料是完全不同的?？吹娇赡苡糜谶@兩種情況的可能配置令人興奮，”華盛頓大學的博士生Erin Sanehira說道，他在NREL進行了研究。

NREL研究由美國能源部科學辦公室資助，而Sanehira和Lin則承認NASA空間技術獎學金。

NREL是美國能源部可再生能源和能源效率研究與開發(fā)的主要國家實驗室。NREL由可持續(xù)能源聯(lián)盟有限責任公司為能源部運營。