本届诺贝尔化学奖在正式公布前，获奖人员名单本应严酷保密，却呈现了泄密事务：在诺贝尔委员会公布成果之前，他们的名字就被内金年会部人士提早泄漏给了瑞典的媒体。这在诺贝尔委员会一度激发了紊乱和发急，不外幸亏没有弄错。Moungi Bawendi、LouisBrus 和 Alexei Ekimov，这三位科学家因发现和制造量子点而获奖，并将配合分享年夜约100万美元的奖金。

事实是谁泄密的，诺贝尔委员会仍在查询拜访，不外，人们更热中在会商该项手艺的利用前景——好比在太阳能范畴。其实，有一家光伏企业已奥秘结构。这家企业，就是赶碳号比来重点介绍过的——美国第一太阳能（First Solar）。

2023 年诺贝尔化学奖授与麻省理工的MoungiBawendi（中）和哥伦比亚年夜学的两位科学家Louis Brus（左）、Alexei Ekimov（右）。

愈来愈多的可再生能源手艺正在被利用在解决天气危机与能源转型，但毫无疑问，太阳能电池是迄今为止最普遍贸易化的手艺，没有之一。

本年6月19日，赶碳号以较年夜篇幅介绍了量子点太阳能电池手艺——《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%！》。今天，我们试图从财产成长与贸易利用的角度，做一些开放式会商。

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第三代光伏手艺，绝非空中楼阁

太阳能电池手艺成长至今，首要有三代：

（1）第一代?

第一代以单晶硅、多晶硅为代表的硅基太阳能电池，今朝该手艺已成长成熟且利用最为普遍。但存在单晶硅太阳能电池对原料要求太高，和多晶硅太阳能电池出产工艺过在复杂等问题。硅基太阳能最少在将来五年都是主流。

（2）第二代?

第二代以薄膜太阳能电池为代表，以 CdTe、GaAs 和 CIGS 为代表的的太阳能电池成为研究热门。该手艺与晶硅电池比拟，所需材料较少且轻易年夜面积出产，本钱方面优势较较着。但转化效力低是其当前的致命缺点。

（3）第三代

第三代基在高效、绿色环保和进步前辈纳米手艺的新型薄膜太阳能电池，如染料敏化太阳能电池（DSSCs）、 钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点太阳能电池（QDSCs）等。如许，我们就年夜致可以领会量子点太阳能电池手艺所处的位置。看上去量子点离我们恍如很远。但这类设法也有可能只是一个错觉，由于我们正处在科技年夜爆炸的前夕。分歧范畴的科学手艺不再像曩昔那样，在本身的范畴里相对孤登时成长，它们之间的彼此感化与影响已愈来愈年夜。好比，谷歌的AI科学家操纵AlphaFold在卵白质布局设计方面获得汗青性的逾越。好比，客岁底美国的可控核聚变才方才焚烧成功，ChatGPT的开创人山姆·奥特曼将其贸易化，公布在2028年之前会让微软率先用上由可控核聚变所发的贸易电力。不是说好最少要比及2050年吗？

今朝，在第三代电池手艺中，量子点电池的转换效力比钙钛矿低很多。但科技在前进，这些都不是问题。一切都比我们想象得要快，假如需要，量子点太阳能电池能垂手可得地冲破硅基太阳能的33%转换效力天花板。这个33%又被称为 Shockley-Queisser极限，一向是提高太阳能电池机能的持久障碍。2022年12月，基在人工智能的咨询陈述平台——ReportLinker发布《全球量子点太阳能电池行业》陈述。陈述猜测，到2030年全球量子点太阳能电池市场将到达76 亿美元。此中，美国量子点太阳能电池市场在2022年将到达3.578亿美元。中国作为世界第二年夜经济体，估计到2030年市场范围将到达13 亿美元，年复合增加率为24.6%。其他值得留意的区域市场还包罗日本和加拿年夜，估计在2022 年至2030年时代别离增加22% 和21.8%。在欧洲，德国的年复合增加率估计约为 17.9%。

02

第一太阳能，已奥秘结构

UbiQD首席产物官Matt Bergren 手里拿着一块该公司出产的量子点光伏玻璃

在美国新墨西哥州，有一家名字叫Ubiquitous Quantum Dots（简称UbiQD ，直译为：无处不在的量子点）的公司，从2014上就在研究量子点太阳能手艺，迄今已近10年。

本年8月，UbiQD?与全球最年夜的薄膜太阳能电池制造商——美国第一太阳能（First Solar Inc.）签订了一项新的“结合开辟和谈”。该和谈可能很快让这家范围尚小的草创公司，成为量子点手艺的年夜范围供给商。

值得我们光伏人存眷的是，第一太阳能对这项合作的具体内容很是谨严，并没有就此公然会商其计谋、打算和意图，而且还在该项和谈中对UbiQD 可以流露的内容进行了严酷限制。事实上，在 8 月 15 日的通知布告中，该公司仅暗示对 UbiQD 手艺的“潜伏用处”感爱好。

而现实上，自2022年头以来，第一太阳能就和UbiQD?一向在奥秘合作，以证实UbiQD的手艺不但可以提高第一太阳能电池板的效力，并且可以相当轻松地集成到该公司的制造基地中。

在晶硅电池的绝对主流中，美国第一太阳能是一个另类存在。第一太阳能首要是在玻璃或塑料板上涂上一层薄薄的碲化镉，来制造太阳能电池和组件。该工艺其实比制造晶硅电池更轻易，工序简单，本钱也更低。可是，碲化镉薄膜电池的转换效力一向是第一太阳能的致命瓶颈。此刻，First Solar正在摸索利用量子点来实现这一方针。今朝，第一太阳能要完全将UbiQD的量子点薄膜集成到碲化镉薄膜电池制造工艺当中，依然有工作要做，但这其实不需要改变之前的出产流程。

UbiQD?开创人兼首席履行官?Hunter Mcdaniel

此前，UbiQD 开创人兼首席履行官 Hunter Mcdaniel曾流露：“第一太阳能今朝利用聚合物薄膜来庇护太阳能电池并将其粘合在面板中。按照其扩产打算，我们可能需要供给多达 10 亿平方英尺的（量子点）材料来知足 First Solar的需求，我们此刻还没有如许的产能，所以我们正在研究若何扩产。”

UbiQD今朝在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯具有一座9,000 平方英尺的工场，只有28 名员工。

UbiQD正在出产甚么产物呢？先举一个光伏以外的有趣例子。量子点竟然可以成为棍骗植物豪情的高手。

该公司今朝已在美国和其他国度，发卖利用量子点手艺的温室作物笼盖物。这类点状薄膜将阳光改变为红橙色光谱，在一年中都在模拟夏末的阳光。这凡是是一年中植物发展最兴旺的期间，由于这会让植物误觉得冬季行将到临，是以就会发展得更快。普遍的测试和利用注解，这个法子竟然可以将温室植物的产量提高20%乃至更高。该公司此刻正预备在本年秋季为更多温室推出完全的屋顶笼盖产物。

在光伏发电方面，UbiQD已在窗户上摆设了量子点太阳能薄膜，从而将窗户改变为自觉电布局。该手艺现已摆设在新墨西哥州和其他州的很多处所，包罗南达科他州埃尔斯沃斯空军基地的一栋建筑上。

除与第一太阳能合作以外，客岁UbiQD还与加拿年夜太阳能电池板制造商——Heliene Inc. 签订了合作火伴关系，将其出产的量子点薄膜集成到温室的 Heliene面板产物中，既能加快植物作物发展，又能操纵太阳能发电，真实的农光互补，一箭双雕。

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量子点，华人科学家也在发力

研究团队从左至右别离为美国昆士兰年夜学王连舟传授、丁珊珊、郝萌萌、白杨博士。

据科技新闻网站SciTechDaily报导，2020年2月，美国昆士兰年夜学华裔科学家王连舟团队开辟出的量子点太阳能电池，可以制成柔性薄膜，即便在弱光前提下也能够发电。这意味着下一代太阳能手艺的开辟向前迈进了一年夜步，该手艺有可能用作坚固概况上的柔性“皮肤”。

昆士兰年夜学的研究人员经由过程利用被称为“量子点”的细小纳米粒子，缔造了将太阳能转化为电能的世界记载，这类纳米粒子在太阳能电池装配中表露在太阳能时在彼此之间传递电子并发生电流。

王连舟传授暗示，传统的太阳能手艺利用刚性、昂贵的材料。“该年夜学开辟的新型量子点具有矫捷性和可打印性，”他说。“这斥地了普遍的潜伏利用，包罗将其用作透明皮肤为汽车、飞机、家庭和可穿着手艺供给动力的可能性。

“新一代量子点与更廉价的年夜范围可印刷手艺兼容，”王传授说。“与之前的世界记载比拟，我们实现的效力提高了近 25%，这一点很是主要。这现实上是量子点太阳能电池手艺使人兴奋的‘前景’和贸易可行性之间的区分。”

2022年12月22日，据《科技日报》报导，南开年夜学化学学院袁明鉴研究员、陈军院士率领的科研团队与加拿年夜多伦多年夜学爱德华·萨金特传授课题组合作，环绕高机能半导体量子点固体合成中面对的要害科学问题，成长了高机能导电钙钛矿量子点固体薄膜制备全新策略，实现了多材料、跨尺寸的钙钛矿三原色电致发光器件的可控修建。相干研究功效近日颁发在《天然》上。

《天然》对该研究功效赐与高度评价：“这项工作为钙钛矿量子点合成和利用供给了一种具有高度普适性和切确可控性的全新典范。更加主要的是，该策略以固体薄膜的情势实现了这一点，而这是电致器件制造所必需的构成部门。因为此前没法取得足够小的高质量导电量子点固体，相干范畴的成长多年来一向遭到制约。这项研究以一种普适的体例妥帖地解决了这个问题，是这一范畴的重年夜冲破。”

编审：侦碳

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原文题目:在诺奖公布前，这家光伏企业早已奥秘结构量子点太阳能电池！