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制成多尺寸量子点太阳能电池

2008-03-20 09:05
seele_jin
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   与其它吸光材料相比,量子点具有独特的优势:量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小,就可以使太阳能电池吸收特定波长的光线,即小量子点吸收短波长的光,而大量子点吸收长波长的光。
 
   近日,美国圣母大学(University of Notre Dame)一研究小组制备出世界上首例具有多种尺寸量子点的太阳能电池,在TiO2纳米薄膜表面以及纳米管上组装CdSe量子点,吸收光线以后,CdSe向TiO2放射电子,再在传导电极上收集,进而产生光电流。他们研究了2.3~3.7 nm四种不同粒径的量子点,它们在505~580 nm波段上具有不同的吸收峰。研究人员Prashant V. Kamat介绍说,TiO2纳米管上固定CdSe量子点能够形成规整的组装结构,不仅可以使电子有效地传输至电极表面,还能提高电池效率。长度为800 nm的纳米管内外表面均可组装量子点,其传输电子的效率较薄膜高。研究发现,小的量子点能以更快的速度将光子转换为电子,而大的量子点则可以吸收更多的入射光子。3 nm的量子点具有最佳的折中效果,但一并改善转换和吸收效率的工作仍在继续。此外,研究人员还计划下一步将这些量子点按一定的规则组装,从而开发出“彩虹式”太阳电池:电池表面的小量子点吸收蓝光,穿过表面层的红光被内层的大量子点吸收。这有望提高电池的效率至30%以上,而传统的硅电池仅为15~20%。相关研究工作将发表在《美国化学会志》(JACS)上。


 

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