科学家探索量子点太阳能电池的商业可行性

2021-02-18 16:06

导读：最近量子点技术以各种形式吸引了光伏研究人员的大量关注。而随着效率已经越过15％的大关，社会各界开始关注限制量子点太阳能电池在商业环境中可行性的其他因素。德国的科学家研究了影响不同量子点材料的降解机制；并建议将稳定性测试标准化，以实现结果的可比性。

德国科学家探索量子点太阳能电池的商业可行性

几乎整整一年前，澳大利亚昆士兰大学的科学家们展示了一种效率为16．6％的量子点太阳能电池，该大学纳米材料中心主任将这一成就称为 “实际上是量子点太阳能电池技术成为令人激动的前景和具有商业可行性之间的区别。”

这一效率成就，以及推动超过20％的现实途径的开辟，使得科学家们开始思考这一技术在实验室环境之外的前景。对量子点太阳能电池（QDSCs）的研究已经扩大了重点，将影响材料在商业环境中的性能的许多其他因素纳入其中。科学家们所使用的大多数QDSC材料都可以很容易地适用于低成本、大批量的生产技术。而且，能够轻松地将材料调整到不同的带隙，为器件设计提供了进一步的机会。然而长期稳定性仍然是一个挑战。

量子点材料在暴露于环境空气中时，经常会氧化并丧失性能，而且对温度升高、湿度和其他安装在室外环境中的条件也非常敏感。与其他电池层和材料发生不希望发生的反应也会给QDSC器件设计者带来问题。

德国德累斯顿理工大学的科学家们发表了一篇新的论文《量子点太阳能电池的稳定性》发表在《先进能源材料》上，研究了阻碍三类常见QD材料的稳定性问题和降解机制。

该论文概述了在早期实验中观察到的基于铅卤化物和卤化铅过氧化物的量子点材料以及无铅量子点的降解效应。对于每种材料，他们概述了主要的已知稳定性问题以及最近的进展和潜在的解决方案。

他们解释道：“虽然每种材料都有自己的复杂性，但该小组能够对影响QDSC的稳定性问题得出大致的结论。这三种材料在降解的基本原因上都有很多共性。氧气和水等环境因素，也包括温度升高或高强度的照明，都会降低QDSCs的寿命。除了这些外部因素外，QDs的内在特性以及它们与光伏器件中存在的其他材料的相互作用也可以作为降解的原因。”

该小组发现迄今为止，QDSC的稳定性测试一直是零散发展的，重点是不同的因素。然而，缺乏一个标准化的方法来评估QDSCs的稳定性，限制了结果在整个领域的适用性。

该小组解释说：“为了解决这个问题，我们提出了两种简单的稳定性测试（无压力和现实），我们相信这可以提高结果的可比性、可靠性和可重复性，并鼓励科学界采用这些方法。”

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