華東理工大學(xué)化學(xué)學(xué)院鐘新華課題組在量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池（QDSC）的研究中再次取得重大突破，將該類電池光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄提升到經(jīng)第三方認(rèn)證的8.21%，較先前由該課題組創(chuàng)造的6.82%的紀(jì)錄提高了20%。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
 

    高效率、低成本太陽(yáng)電池是解決化石能源枯竭、氣候變暖等問(wèn)題的有效途徑。QDSC采用具有獨(dú)特優(yōu)異光電性能的半導(dǎo)體納米晶（又稱量子點(diǎn)，QD）作為敏化吸光材料，被認(rèn)為是最有潛力的低成本第三代太陽(yáng)電池，具有重要的商業(yè)開(kāi)發(fā)潛力和理論研究?jī)r(jià)值。
 

    然而，受制于嚴(yán)重的電荷復(fù)合，先前的QDSC轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄一直處于6%～7%。因此，抑制電荷復(fù)合成為提高電池效率的必由之路。通過(guò)密度泛函理論計(jì)算，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著分別沉積硫化鋅及硫化鋅/二氧化硅后，電子態(tài)密度在二氧化鈦板層結(jié)構(gòu)的最外原子層占比分別降低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。電子態(tài)密度的降低對(duì)應(yīng)著光陽(yáng)極二氧化鈦界面電荷復(fù)合的抑制。
 

    亞皮秒分辨太赫茲譜證實(shí)了上述理論計(jì)算預(yù)測(cè)的結(jié)果。阻抗譜測(cè)試也清楚地表明，硫化鋅、二氧化硅寬能帶材料的包覆可大幅提高復(fù)合阻抗值及電子擴(kuò)散距離，從而有效抑制復(fù)合。光電測(cè)試結(jié)果表明，在量子點(diǎn)敏化的二氧化鈦光陽(yáng)極膜上順序沉積硫化鋅、二氧化硅可將鎘硒碲QDSC的開(kāi)路電壓顯著提高，相應(yīng)的電池平均效率從2.53%提高到8.37%，而現(xiàn)在的官方認(rèn)證效率為8.21%。
 

    據(jù)介紹，鐘新華課題組近年來(lái)致力于QDSC的研究，將模擬太陽(yáng)光下QDSC光電轉(zhuǎn)換效率從徘徊多年的4%～5%逐步提高到經(jīng)認(rèn)證的8.2%的新紀(jì)錄，使預(yù)期的“高效率、低成本”優(yōu)勢(shì)逐步得以展現(xiàn)。