钙钛矿还没整大白，比钙钛矿更玄、也更前沿的量子点又来了。只如果科学，再遥远，它城市产生，就像可控核聚变一样。

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量子点，是个甚么鬼

细胞上的硫化镉量子点；来历：美国承平洋西北国度尝试室（美国从事核兵器的秘密单元之一）

量子点，不是点，是具有怪异光学和电子特征的细小半导体粒子。此刻，这类细小的物资正在完全改变太阳能收集范畴。

量子点有多年夜呢？年夜约从2到10纳米不等。科学家们发现，这些纳米颗粒可以或许表示出不凡的量子力学效应，使它们可以或许高效地将太阳光转化为电能。

此刻，世界各地的研究人员，正在致力在摸索量子点显著提高太阳能电池效力的庞大潜力，从而为洁净和可延续能源的新时期摊平道路。

太阳能搜集的首要挑战之一是传统太阳能电池的转化效力有限。这些电池凡是由晶硅制成，只能接收太阳光谱中的一小部门，致使其最年夜理论转化效力约为 33%。这又被称为 Shockley-Queisser 极限。转化效力，一向是提高太阳能电池机能的持久障碍。

此刻量子点有可能降服这一限制，并显著提高太阳能转换效力。量子点的怪异性质，源在它们的小尺寸和量子限制效应。这类效应致使在量子点中，电子的能级变得离散，而不是像块状材猜中那样持续。是以，量子点可以被设计成具有对应在分歧波长的光的特定能级。这类可调性使它们可以或许接收比传统太阳能电池更普遍的太阳光谱，从而有可能将其效力年夜年夜提高到Shockley-Queisser 极限以上。

上面这段，作为文科生的赶碳号根基没看大白，量子点怎样就可以晋升转化效力了？为此，我们又在网上找了一些关在量子点的根基介绍。

量子点 (QD) ，也称为半导体纳米晶体，是几纳米巨细的半导体粒子。因为量子力学，其光学和电子特征分歧在较年夜粒子。它们是纳米手艺和材料科学的中间课题。

当量子点被紫外线照耀时，量子点中的电子可以被激起到更高能量的状况。在半导体量子点的环境下，这个进程对应在电子从价带到导带的跃迁。被激起的电子可以回到价带，以光的情势释放能量。

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为解决人类能源危机而生

发展的量子阱的纳米薄层到纳米层上方的 LANL 纳米晶体（别名量子点）的能量转移图解；来历：美国洛斯阿拉莫斯国度尝试室

现代量子点手艺要追溯到上世纪70年月中期，它是为领会决全球能源危机而成长起来的。经由过程光电化学研究，开辟出半导体与液体之间的连系面，以操纵纳米晶体颗粒良好的体概况积比，来发生能量。

1981年，瑞士物理学家在水溶液中合成出了硫化镉胶体。Brus博士与同事发现分歧巨细的硫化镉颗粒可发生分歧的色彩。1983年，贝尔尝试室科学家Brus证实了改变硫化镉胶体的巨细，其激子能量也随之转变 。在是，他将这类这类胶体与量子点的概念联系起来，初次提出胶状量子点。

1997年以来，跟着量子点制备手艺的不竭提高，量子点己愈来愈可能利用在生物学研究。

2015年，华东理工年夜学在尝试室中制备出量子点敏化太阳电池转，换效力首超8%?。

量子点在太阳能搜集中，有一个极有前程的利用，就是串连太阳能电池的开辟。这些电池由多层吸光材料构成，每层都设计用在捕捉太阳光谱的特定部门。经由过程将具有分歧能级的量子点连系到这些层中，研究人员可以建立串连太阳能电池。假如理解得没错，这其实就是叠层。

与传统的单结电池比拟，它可以有用地搜集更多的太阳光谱。这类方式已显示出可喜的成果。一些包括量子点的串连太阳能电池，已可以或许实现跨越 40% 的光电转化效力。

量子点太阳能电池范畴的另外一个使人兴奋的成长，是与钙钛矿材料的连系利用。钙钛矿是一种具有怪异晶体布局的材料，使其可以或许高效接收光、并将其转化为电能。经由过程将钙钛矿材料与量子点相连系，研究人员已可以或许制造出比零丁利用量子点效力更高的太阳能电池。

这些夹杂钙钛矿-量子点太阳能电池，有可能在将来的若干年内，经由过程更高的效力、更低的本钱，实现对传统晶硅太阳能电池的替换，并完全改变太阳能行业。

除具有提高太阳能电池转化效力的庞大潜力外，量子点还可以或许为太阳能搜集供给其它方面的优势。

好比，它们的小尺寸和可调特征，使它们很是合适用在矫捷简便的太阳能电池板。这些太阳能电池板可以很轻易地集成到从可穿着电子产物、到建筑一金年会体化光伏的普遍利用当中。另外，量子点在出产方面，可使用低本钱和可扩大的基在溶液的方式进行合成，从而使其成为可供年夜范围出产太阳能电池的有吸引力的选择。

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从研究到利用，路还很长

2015年，安娜·道格拉斯经由过程添加数百万个由黄铁矿（傻瓜金）制成的量子点电池

量子点的制造方式可以年夜致分为三类：化学溶液发展法，外延发展法，电场束缚法。这三类制造方式也别离对应了三种分歧种类的量子点。

假如将量子点——比人类头发丝宽度小10,000 倍的纳米晶体——添加到智妙手电机池中，它将在30秒内布满电，但这类结果只会延续几个充电周期。

范德比尔特年夜学的安娜·道格拉斯在研究中发现，用黄铁矿（凡是称为傻瓜金）制造量子点出产的电池，可以快速充电并工作数十个周期。

来历：全球数据专利阐发

可是——就怕可是，良多新手艺一“可是”，就意味着还要折腾几十年。

今朝，由美国国度可再生能源尝试室（NREL）创下的量子点太阳能电池转换效力的先前记实仅为13.4％。Australia昆士兰年夜学的科学家现已获得了重猛进步，创下16.6％的新世界记载，并经由过程自力测试进行了验证。

虽然量子点在搜集太阳能方面具有庞大的潜力，但在将其普遍利用在贸易太阳能电池之前，仍有一些挑战需要解决。

首要问题之一，是基在量子点的太阳能电池的持久不变性。一些量子点在长时候表露在阳光和湿气下轻易退化。研究人员正在积极致力在开辟新策略来提高这些电池的不变性和耐用性，包罗利用庇护涂层和更不变的量子点材料。哈哈，看来这个问题和钙钛矿电池今朝所碰到的首要问题是一样的，就是若何连结不变性。

总之，量子点经由过程显著提高太阳能电池的效力，并为矫捷和低本钱的太阳能手艺供给了新机遇，有望完全改变太阳能的收集。跟着研究人员继续摸索和优化这些纳米粒子的特征，我们可以等候，在太阳能范畴看到使人振奋的前进，为更洁净、更可延续的将来摊平道路。

END

原文题目:量子点，将成为继钙钛矿以后的太阳能革命性手艺？转化效力已超40%！