科學(xué)家探索量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的商業(yè)可行性

最近量子點(diǎn)技術(shù)以各種形式吸引了光伏研究人員的大量關(guān)注。而隨著效率已經(jīng)越過15％的大關(guān)，社會(huì)各界開始關(guān)注限制量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池在商業(yè)環(huán)境中可行性的其他因素。德國(guó)的科學(xué)家研究了影響不同量子點(diǎn)材料的降解機(jī)制；并建議將穩(wěn)定性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可比性。

幾乎整整一年前，澳大利亞昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家們展示了一種效率為16．6％的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池，該大學(xué)納米材料中心主任將這一成就稱為 “實(shí)際上是量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池技術(shù)成為令人激動(dòng)的前景和具有商業(yè)可行性之間的區(qū)別。”

這一效率成就，以及推動(dòng)超過20％的現(xiàn)實(shí)途徑的開辟，使得科學(xué)家們開始思考這一技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外的前景。對(duì)量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池（QDSCs）的研究已經(jīng)擴(kuò)大了重點(diǎn)，將影響材料在商業(yè)環(huán)境中的性能的許多其他因素納入其中?？茖W(xué)家們所使用的大多數(shù)QDSC材料都可以很容易地適用于低成本、大批量的生產(chǎn)技術(shù)。而且，能夠輕松地將材料調(diào)整到不同的帶隙，為器件設(shè)計(jì)提供了進(jìn)一步的機(jī)會(huì)。然而長(zhǎng)期穩(wěn)定性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

量子點(diǎn)材料在暴露于環(huán)境空氣中時(shí)，經(jīng)常會(huì)氧化并喪失性能，而且對(duì)溫度升高、濕度和其他安裝在室外環(huán)境中的條件也非常敏感。與其他電池層和材料發(fā)生不希望發(fā)生的反應(yīng)也會(huì)給QDSC器件設(shè)計(jì)者帶來問題。

德國(guó)德累斯頓理工大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了一篇新的論文《量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性》發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》上，研究了阻礙三類常見QD材料的穩(wěn)定性問題和降解機(jī)制。

該論文概述了在早期實(shí)驗(yàn)中觀察到的基于鉛鹵化物和鹵化鉛過氧化物的量子點(diǎn)材料以及無鉛量子點(diǎn)的降解效應(yīng)。對(duì)于每種材料，他們概述了主要的已知穩(wěn)定性問題以及最近的進(jìn)展和潛在的解決方案。

他們解釋道：“雖然每種材料都有自己的復(fù)雜性，但該小組能夠?qū)τ绊慟DSC的穩(wěn)定性問題得出大致的結(jié)論。這三種材料在降解的基本原因上都有很多共性。氧氣和水等環(huán)境因素，也包括溫度升高或高強(qiáng)度的照明，都會(huì)降低QDSCs的壽命。除了這些外部因素外，QDs的內(nèi)在特性以及它們與光伏器件中存在的其他材料的相互作用也可以作為降解的原因?！?/p>

該小組發(fā)現(xiàn)迄今為止，QDSC的穩(wěn)定性測(cè)試一直是零散發(fā)展的，重點(diǎn)是不同的因素。然而，缺乏一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的方法來評(píng)估QDSCs的穩(wěn)定性，限制了結(jié)果在整個(gè)領(lǐng)域的適用性。

該小組解釋說：“為了解決這個(gè)問題，我們提出了兩種簡(jiǎn)單的穩(wěn)定性測(cè)試（無壓力和現(xiàn)實(shí)），我們相信這可以提高結(jié)果的可比性、可靠性和可重復(fù)性，并鼓勵(lì)科學(xué)界采用這些方法。”

責(zé)任編輯：PSY