获了诺贝尔化学奖的「量子点技术」有望颠覆光伏电池

华夏能源网（公众号hxny3060）获悉，10月4日，瑞典*科学院揭晓2023年度诺贝尔化学奖，美国科学家莫吉·巴文迪（MoungiG.Bawendi）、路易斯·布鲁斯（LouisE.Brus），俄罗斯科学家阿列克谢·叶基莫夫(Alexeil.Ekimov)三人因其在量子点的发现与合成方面的贡献获得殊荣。

三人中，莫吉·巴文迪是美国麻省理工学院（MIT）教授，路易斯·布鲁斯在哥伦比亚大学工作，阿列克谢·叶基莫夫则是纽约“纳米晶体技术（Nanocrystals Technology）”公司的首席科学家。

其中，莫吉·巴文迪是一位真正的钙钛矿太阳能电池专家：2019年其研发的钙钛矿太阳能电池效率经NREL认证分别达到24.2%和25.2%，分别创造了钙钛矿太阳能电池第10和第11个效率记录点。2021年，莫吉·巴文迪团队与韩国化学技术研究所（KRICT）JangwonSeo&SeongSikShin研究团队于《自然》杂志（Nature）刊发通过载流子管理改善钙钛矿太阳能电池性能的研究成果。

此次获得诺贝尔奖，莫吉·巴文迪的贡献主要在量子点的化学制备方面。他革新了量子点的化学生产方法，使得量子点的质量大幅提高，并为其在各种应用中的使用铺平了道路。 

华夏能源网（公众号hxny3060）了解到，量子点是一种具有独特光学和电子特性的微小半导体粒子，其尺寸一般小于20纳米，比正常人头发直径的1/10000还要细，并因体积小而具有量子特性。“很长一段时间以来，没有人可以真正制造出如此小的颗粒。但今年的获奖者成功了。”斯德哥尔摩瑞典*科学院诺贝尔化学委员会主席JohanAqvist认为，这一成就代表了纳米技术的一座重要里程碑。

公开信息显示，在20世纪80年代早期，阿列克谢·叶基莫夫成功地在有色玻璃中创造出了依赖于尺寸的量子效应。几年后，路易斯·布鲁斯成为世界上*位证明在流体中自由漂浮的粒子存在大小依赖的这一量子效应的科学家。1993年，莫吉·巴文迪彻底改变了量子点的化学产生方式，产生了几乎*的粒子。

量子点最突出的一个光学特性是，在光线照射下它们会发出不同颜色的、高质量的单色光。而这种颜色的不同取决于量子点颗粒的大小：尺寸较大的颗粒闪耀着黄色或红色的光芒，而颗粒越小光的颜色越偏蓝。这种光学特性，使得量子点具有广泛的应用范围，如LED显示屏、红外探测成像、太阳能电池、光催化、量子光源等领域。

量子点在光伏领域的应用主要是凭其巨电导、可变化的带隙、可变化的光谱吸收性等特性，调节光带吸收、光电转换以及载流子运输，从而显著提高太阳能电池的转换效率。

受传统的晶硅材料限制，晶硅太阳能电池只能吸收太阳光谱中的一小部分，导致其*理论转化效率约为33%。而量子点的小尺寸和量子限制效应，则使电子的能级变得离散，而不是像块状材料中那样连续。科学家将量子点设计成具有对应不同波长的光的特定能级，从而吸收更广泛的太阳光谱，帮助晶硅电池实现突破理论转化率天花板。

量子点与钙钛矿的结合的太阳能电池在转换率上则有了更大的想象空间。如今，通过将钙钛矿材料与量子点结合，研究人员已经制造出了比单独使用量子点效率更高的太阳能电池。而在若干年后，凭借更高的效率、更低的成本，钙钛矿-量子点太阳能电池或许能够替代传统晶硅太阳能电池，成为行业的主流。

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