華東理工大學化學學院鐘新華課題組在量子點敏化太陽電池（QDSC）的研究中再次取得重大突破，將該類電池光電轉換效率紀錄提升到經(jīng)第三方認證的8.21%，較先前由該課題組創(chuàng)造的6.82%的紀錄提高了20%。相關成果發(fā)表于《美國化學會志》。
 

    高效率、低成本太陽電池是解決化石能源枯竭、氣候變暖等問題的有效途徑。QDSC采用具有獨特優(yōu)異光電性能的半導體納米晶（又稱量子點，QD）作為敏化吸光材料，被認為是最有潛力的低成本第三代太陽電池，具有重要的商業(yè)開發(fā)潛力和理論研究價值。
 

    然而，受制于嚴重的電荷復合，先前的QDSC轉換效率紀錄一直處于6%～7%。因此，抑制電荷復合成為提高電池效率的必由之路。通過密度泛函理論計算，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構的最外原子層占比分別降低1～2個數(shù)量級。電子態(tài)密度的降低對應著光陽極二氧化鈦界面電荷復合的抑制。
 

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

    據(jù)介紹，鐘新華課題組近年來致力于QDSC的研究，將模擬太陽光下QDSC光電轉換效率從徘徊多年的4%～5%逐步提高到經(jīng)認證的8.2%的新紀錄，使預期的“高效率、低成本”優(yōu)勢逐步得以展現(xiàn)。