太阳突破：便宜的量子点太阳能涂料

时间：2022-03-30 20:17:00 来源：

通过将形式更改为单涂层量子点太阳能涂料，研究人员已将量子点太阳能电池的制备时间减少到不到一个小时。

怎么样？

二氧化钛（TiO2）纳米颗粒涂有硫化镉（CdS）或硒化镉（CdSe。）当与溶剂混合时，复合纳米颗粒会形成糊状，可作为一步涂料施加到透明导电材料上，当暴露在光线下时会产生电。

尽管目前油漆形式的效率比多层膜形式的最高记录效率低约五倍，但研究人员预测可以提高其效率，这可能会导致一种简单且经济可行的制备太阳能电池的方法。

负责这项研究突破的科学家是加拿大滑铁卢大学的Mathew P. Genovese，以及印第安纳州圣母大学化学与生物化学系放射实验室的Ian V. Lightcap和Prashant V. Kamat。将在即将出版的美国化学会出版物《纳米》中发表他们的研究。

在接受PhysOrg.com教授Kamat，John A. Zahm的化学和生物化学科学教授以及巴黎圣母院纳米科学与技术中心（NDnano）的研究人员的采访中，他解释说：“量子点是半导体纳米晶体表现出与尺寸有关的光学和电子特性。在量子点敏化太阳能电池中，在激发半导体量子点或半导体纳米晶体之后，将电子注入到TiO2纳米颗粒中。这些电子然后被转移到集电极表面以产生光电流。

残留在半导体量子点中的空穴被空穴导体或氧化还原对除去，并被输送到对电极。如果我们可以优化涂料的制备方法，那么任何人都应该可以打开一个瓶子（或者长远来说是一个罐子）并将其施加到导电表面上。当在多步骤过程中遇到一个实验室时，这将减少实验室之间或人与人之间的差异。较少的制造步骤和周围的准备条件将提供一种经济上可行的转化技术。”

科学家在研究过程中测试了许多不同的化合物，但发现混合的CdS / TiO2和CdSe / TiO2纳米颗粒的复合材料效果最好，特别是当CdS和CdSe直接作为涂层沉积在TiO2纳米颗粒上时。

他们在描述他们的工作时说，将纳米颗粒悬浮在水-醇混合物中以产生无粘合剂的糊状物，然后将其施加到导电玻璃表面并在200摄氏度下退火。当涂在玻璃电极上时，涂料的总功率转换效率超过1％。尽管某些多层薄膜量子点太阳能电池的效率高于5％，但科学家们认为，使用不同的量子点并进一步优化可以显着提高涂料的效率。

潜在的用途可能包括给诸如手机之类的电子设备涂漆以给其电池充电，以及与诸如计算机之类的更大的电气设备一起涂漆，同时也可以为屋顶，窗户和汽车涂上涂料。

科学家的工作吸引了一些政府的重大兴趣，能源部基础能源科学办公室正在资助他们的研究。

Kamat教授在巴黎圣母院的新闻稿中总结道：“我们想做一些变革性的工作，以超越当前基于硅的太阳能技术。到目前为止，我们达到的最佳的光能转换效率是百分之一，远远低于商业化硅太阳能电池通常的百分之十到百分之十五的效率。但是这种涂料可以廉价地大量生产。如果我们可以在某种程度上提高效率，那么我们将来可能会在满足能源需求方面做出真正的改变。这就是为什么我们将新油漆命名为“ Sun-Believable”。

通过。约翰·C·KOilprice.com的戴利

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