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無鉛量子點的發光與顏色特性 打造太陽電池可達10%效率
 

【CTIMES/SmartAuto 報導】   2020年05月25日 星期一

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美國科學家製作了一種量子點太陽電池,其入射光子-電子的轉換效率為85%;據稱,該裝置還具有優異的缺陷容忍度與無毒成分。

光電協進會綜合外電指出,美國Los Alamos國家實驗室的一個研究團隊聲稱已開發出一種不含鉛或其他有毒元素的量子點太陽能電池,其轉換效率在9%至10%之間。科學家將摻雜鋅的膠體半導體量子點整合到高度多孔的二氧化鈦薄膜中,該薄膜作為電荷收集電極而被嵌入銅銦硒(CIS)太陽能電池中。

量子點能夠收集入射的太陽光子並將緊密結合的電子釋放到高遷移率導帶中。研究人員解釋,這些電子然後被轉移到二氧化鈦電極上,最終產生光電流。據其表示,儘管在量子點的複雜結構中發現了一些缺陷,但這些缺陷對元件效能的影響很小。儘管表面修飾對光致發光有相當影響,但對光伏性能卻幾乎沒有影響,意味著間隙內缺陷不會阻礙但實際上有助於光轉換過程。

這也解釋了每吸收100個光子就會檢測到85個光生電子,這意味著光子至電子的轉換效率為85%。科學家們證實,高的光轉換效率與優異的缺陷忍受度與無毒成分的組合,使得這些量子點太陽電池有機會實現低價、具有使用彈性,以及潛在可拋棄型太陽能電池。

量子點是能夠帶電的半導體材料的奈米顆粒,過去已經證實了其在各種材料中的太陽電池潛力,自從量子點太陽電池首度亮相後,效率已經從2010年的2.7%進步到現在的10%。

今(2020)年3月,韓國蔚山國立科學技術大學(UNIST)的研究人員將量子點和有機體異質接面(BHJ)光敏材料結合在一起,做出了效率為12.82%的有機混合串聯太陽電池裝置,他們聲稱其效率是目前已知的膠體量子點電池中最高的。

而緊接著在4月,澳洲昆士蘭大學的科學家利用鹵化物鈣鈦礦合成量子點太陽電池,達成了16.6%的效率。過去NREL曾以類似的鹵化物鈣鈦礦在2017年將量子點電池效率的紀錄推進至13.4%。

光電協進會指出,量子點技術因為其優良的發光與顏色特性,被視為熱門的顯示技術,而其特性也適用於太陽電池上。以目前最受矚目的量子點顯示技術而言,其可改善原有OLED與LCD顯示技術,能提供較低的成本,更高的產品壽命和更佳的性能,去年(2019)量子點電視(QLED)與顯示器出貨量大幅成長,顯見市場已經開展。

關鍵字: 太陽能  光電協會(光電科技工業協進會
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