與其它吸光材料相比，量子點(diǎn)具有獨(dú)特的優(yōu)勢：量子尺寸效應(yīng)。通過改變半導(dǎo)體量子點(diǎn)的大小，就可以使太陽能電池吸收特定波長的光線，即小量子點(diǎn)吸收短波長的光，而大量子點(diǎn)吸收長波長的光。

 

近日，美國圣母大學(xué)（University of Notre Dame）一研究小組制備出世界上首例具有多種尺寸量子點(diǎn)的太陽能電池，在TiO₂納米薄膜表面以及納米管上組裝CdSe量子點(diǎn)，吸收光線以后，CdSe向TiO2放射電子，再在傳導(dǎo)電極上收集，進(jìn)而產(chǎn)生光電流。他們研究了2.3～3.7 nm四種不同粒徑的量子點(diǎn)，它們在505～580 nm波段上具有不同的吸收峰。研究人員Prashant V. Kamat介紹說，TiO₂納米管上固定CdSe量子點(diǎn)能夠形成規(guī)整的組裝結(jié)構(gòu)，不僅可以使電子有效地傳輸至電極表面，還能提高電池效率。長度為800 nm的納米管內(nèi)外表面均可組裝量子點(diǎn)，其傳輸電子的效率較薄膜高。研究發(fā)現(xiàn)，小的量子點(diǎn)能以更快的速度將光子轉(zhuǎn)換為電子，而大的量子點(diǎn)則可以吸收更多的入射光子。3 nm的量子點(diǎn)具有最佳的折中效果，但一并改善轉(zhuǎn)換和吸收效率的工作仍在繼續(xù)。此外，研究人員還計劃下一步將這些量子點(diǎn)按一定的規(guī)則組裝，從而開發(fā)出“彩虹式”太陽電池：電池表面的小量子點(diǎn)吸收藍(lán)光，穿過表面層的紅光被內(nèi)層的大量子點(diǎn)吸收。這有望提高電池的效率至30%以上，而傳統(tǒng)的硅電池僅為15～20%。相關(guān)研究工作將發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（JACS）上。（來源：中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所）