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美科学家开发特殊2D量子点混合体系,太阳能电池效率可实现大幅提升

 

量子点可吸收光源,提高太阳光电(PV)、光催化剂、光传感器以及其他光电组件的输出量。

最近,三星、TCL纷纷布局量子点技术,进军量子点电视行业,这将量子点再一次推到了人们的面前。而量子点不仅在显示领域有重要应用,在光伏领域也有重要的应用前景。近日,美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory,以下简称“BNL”)的研究发现,量子点也可以用于吸收光源,从而提高太阳光电(PV)、光催化剂、光传感器以及其他光电组件的输出量。



主导这项研究物理化学家Mircea Cotlet表示:我们开发出特殊的2D材料系统——硫化锡(SnS2),它具有间接能隙,虽然无法直接为发光二极管(LED)提供足够的电致发光,但采用二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2 )等其他具有高发光量的2-D材料,可为LED提供Qdot-2D混合架构。 研究人员们在层迭的金属硫属半导体集中光能接收器以及一种或多种正电元素,如硫化物、硒化物与碲化物,而非氧化物。

据悉,这种途径是利用量子点在不同光谱的光采集特性,并掺杂硫化锡层的导电率,因此可说是一种混合材料。经由量子点吸收与其直径相应的光频率,并将其能量转化为至硫化钖半导体。结果证明这是一种可转换PV与其他类似光传感器的理想材料。实验室中,研究人员发现,增加大量的硫化锡层同样也能提高材料的性能,并证明可成功打造光场效晶体管(FET)的概念。

2D硫化锡也具有较高的表面与容积比,遗憾的是,还必须藉由量子点提升其光吸收量,才足以实现商用化与光采集器。不过,研究人员在为其增加量子点后,即观察到光转化为电的能力提升了500%,让研究人员相信这一研究结果的可行性。Cotlet表示,这种能量转换是让2D硫化锡大幅提高光吸收量的过程。

下一步,研究人员将会利用化学气相沉积方式,试着优化低成本生长的材料,以期实现商用化。

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