據(jù)外媒NewAtlas報(bào)道，微小的半導(dǎo)體點(diǎn)足夠小以利用量子力學(xué)的怪異性，在太陽能方面具有很大的潛力。這些靈活、便宜的量子點(diǎn)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅用作光伏材料，有望帶來許多好處，但它們將太陽光轉(zhuǎn)換為能量的效率尚不是其中之一。研究此問題的科學(xué)家日前取得了重大突破，其開發(fā)的量子點(diǎn)太陽能電池比此前的世界紀(jì)錄高出近25％，并使柔性、透明太陽能電池的想法更近了一步。

量子點(diǎn)太陽能電池具有被制造成薄、輕、柔性的薄膜的能力，這些薄膜可以從太陽產(chǎn)生電能，因此，量子點(diǎn)太陽能電池已經(jīng)成為該領(lǐng)域科學(xué)家真正關(guān)注的焦點(diǎn)。但是，它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池的20％左右的效率，但科學(xué)家們現(xiàn)在已在逐步縮小差距。

由美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）創(chuàng)下的量子點(diǎn)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的先前記錄為13.4％。澳大利亞昆士蘭大學(xué)的科學(xué)家現(xiàn)已取得了重大進(jìn)步，創(chuàng)下16.6％的新世界紀(jì)錄，并通過獨(dú)立測(cè)試進(jìn)行了驗(yàn)證。

“我們的效率比以前的世界紀(jì)錄提高了近25％，這很重要，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的王連舟（音譯）教授說道。“這實(shí)際上是量子點(diǎn)太陽能電池技術(shù)令人興奮的'前景'與商業(yè)可行之間的區(qū)別。”根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的說法，其他量子點(diǎn)的表面可能非常粗糙且不穩(wěn)定，這會(huì)阻礙其效率。他們通過一種新的制造技術(shù)克服了這一問題，該技術(shù)為他們的新型量子點(diǎn)提供了新的特性來克服這些缺陷。

Wang告訴《新地圖集》，“我們有意控制了量子點(diǎn)上的表面功能化學(xué)物質(zhì)，從而開發(fā)了一種新的表面工程方法，不僅可以穩(wěn)定量子點(diǎn)，還可以保持電子通過（電流）的平滑路徑。”

根據(jù)王連舟和其團(tuán)隊(duì)的說法，這些效率水平開啟了一些令人興奮的可能性。由于這些量子點(diǎn)具有柔韌性，并且可以以成本有效的方式大規(guī)模打印，因此，通過進(jìn)一步的工作，它們可以采用透明蒙皮的形式，該蒙皮可以疊放在飛機(jī)、汽車和房屋上以發(fā)電。現(xiàn)在，他們將繼續(xù)通過開發(fā)該技術(shù)以完成這些目標(biāo)。

王連舟表示：“將來，我們將進(jìn)一步提高量子點(diǎn)太陽能電池的效率，擴(kuò)大太陽能電池在柔性和透明基板上的打印技術(shù)，以用于建筑窗戶、可穿戴電子設(shè)備，并將量子點(diǎn)的應(yīng)用擴(kuò)展到LED等其他領(lǐng)域。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然能源》雜志上。

光敏蛋白+量子點(diǎn)造出新型太陽能電池

俄羅斯國(guó)立核能研究大學(xué)莫斯科物理工程學(xué)院的科研人員以量子點(diǎn)和光敏蛋白組成的混合材料為基礎(chǔ)，研發(fā)出一種新型太陽能電池。有關(guān)專家指出，這種電池在轉(zhuǎn)化太陽能和光學(xué)信息處理方面具有極大潛力。相關(guān)研究發(fā)表在《光敏傳感器和生物電子學(xué)》雜志上。

單細(xì)胞生物的蛋白能夠把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能（類似植物的葉綠素），這一切是通過細(xì)胞膜的正電荷傳遞發(fā)生的。單細(xì)胞與葉綠素的重大區(qū)別在于離開氧氣存活的能力，單細(xì)胞生物能生活在類似死海深處、極富侵蝕性的環(huán)境中。從進(jìn)化的角度來說，它們的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和光學(xué)穩(wěn)定性高。在此情況下，單細(xì)胞生物的蛋白可在億萬分之一秒內(nèi)多次改變顏色，因此是制造全息處理器的極有前景的材料。

研究人員將單細(xì)胞蛋白與半導(dǎo)體納米粒子（量子點(diǎn)）結(jié)合起來，大大改善了這些性能。維克托·克里文科夫介紹說：“我們制造了高效運(yùn)行的光敏晶格，它在光子能非常低的光的影響下產(chǎn)生電流。在普通條件下，這種光敏晶格不工作，因?yàn)楣饷舴肿又辉诜浅＊M窄的能量范圍內(nèi)吸收光。而量子點(diǎn)只在非常寬廣的范圍內(nèi)才能這么做，甚至可以把兩個(gè)低能光子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高能光子，就像把它們合并在一起一樣。”

有關(guān)專家指出，上述研究顯示了在生物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制造高效光敏元件的潛力。它們不僅能應(yīng)用在太陽能轉(zhuǎn)化中，也可用在光學(xué)信息處理中。