硫化鉛量子點的“吸光大法”

材料牛注：最新研究發現，有機分子能夠幫助電荷在大的硫化鉛量子點上轉移，從而幫助太陽能電池獲取更多的光能。

光能是最充裕的可再生能源，學會如何收集利用這些輻射是解決全世界未來動力需求的關鍵。KAUST的研究人員發現無機半導體納米晶體結合有機分子能提高太陽能電池的效率。

量子點是大概10納米大小的晶體。一個被量子點束縛的電子性能與游離在大分子物質上的電子性能極其不同。“量子點太陽能電池技術的其中一個優點是它們的光學可調諧性能，”來自阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）化學科學專業的副教授Omar Mohammed解釋道。“它們可以通過改變量子點的大小來控制。”

Mohammed和他的同事們正在開發硫化鉛量子點來捕獲光能，這些硫化鉛量子點通常比由其它材料制成的量子點大。因此，它能吸收更寬頻帶的光。這意味著它們能比其它更小的量子點吸收更多的太陽光線。

要做出一個功能完整的太陽能電池，電子要能從吸能帶流向電極。然而諷刺的是，大的硫化鉛量子點的特性使得它們對寬帶吸收有用卻會同時阻礙能量的吸收。在此之前，有效的電子轉移只被實現在小于4.3納米的鉛硫化物量子點。

Mohammed的創新在于他的團隊在把各種大小的硫化鉛量子點和卟啉類化合物混合。研究人員表示，通過改變所使用的卟啉類有機物的種類可控制電荷在硫化鉛量子點的轉移。當一個分子完全停止電荷轉移，另一個分子會使得電荷以比120飛秒更快的速度轉移。

團隊成員們認為這種捕獲能量能力的提升歸功于帶負電荷的量子點表面與帶正電荷的卟啉之間的靜電相互作用。“通過這個方法，我們能夠增加量子點的尺寸來實現更高效的電荷轉移，同時吸收遠紅外光譜范圍的能量，”Mohammed說道，“我們希望下一步在不同結構的太陽能電池中執行這個想法來優化太陽能電池的效率。”

原文參考地址：Catching more of the sun

該研究成果已經發表在advanced function materials：Overcoming the Cut-Off Charge Transfer Bandgaps at the PbS Quantum Dot Interface

感謝材料人編輯部丁菲菲提供的素材，饒洪欣編譯，李樂樂審核。