量子点敏化太阳电池转换效率首超8%

4月20日，记者从华东理工大学获悉，该校化学学院钟新华课题组在量子点敏化太阳电池（QDSC）的研究中再次取得重大突破，将该类电池光电转换效率纪录提升到经第三方认证的8.21%，较先前由该课题组创造的6.82%的纪录提高了20%。相关成果发表于《美国化学会志》。

高效率、低成本太阳电池是解决化石能源枯竭、气候变暖等问题的有效途径。QDSC采用具有独特优异光电性能的半导体纳米晶（又称量子点，QD）作为敏化吸光材料，被认为是最有潜力的低成本第三代太阳电池，具有重要的商业开发潜力和理论研究价值。

然而，受制于严重的电荷复合，先前的QDSC转换效率纪录一直处于6%～7%。因此，抑制电荷复合成为提高电池效率的必由之路。通过密度泛函理论计算，研究人员发现，随着分别沉积硫化锌及硫化锌/二氧化硅后，电子态密度在二氧化钛板层结构的最外原子层占比分别降低1～2个数量级。电子态密度的降低对应着光阳极二氧化钛界面电荷复合的抑制。

亚皮秒分辨太赫兹谱证实了上述理论计算预测的结果。阻抗谱测试也清楚地表明，硫化锌、二氧化硅宽能带材料的包覆可大幅提高复合阻抗值及电子扩散距离，从而有效抑制复合。光电测试结果表明，在量子点敏化的二氧化钛光阳极膜上顺序沉积硫化锌、二氧化硅可将镉硒碲QDSC的开路电压显著提高，相应的电池平均效率从2.53%提高到8.37%，而现在的官方认证效率为8.21%。

据介绍，钟新华课题组近年来致力于QDSC的研究，将模拟太阳光下QDSC光电转换效率从徘徊多年的4%～5%逐步提高到经认证的8.2%的新纪录，使预期的“高效率、低成本”优势逐步得以展现。（黄辛 房树芬）