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高效量子点太阳能电池板

11.11.2012

美国国家可再生能源实验室（NREL，美国）的科学家们展示了量子点太阳能电池板的高效率。研究人员使用称为多激子产生 (MEG) 的过程制造了一块太阳能电池板，其中吸收光的每个蓝色光子可以比传统技术多产生 30% 的电力。

新的太阳能电池很快就能超越所有现有的商业光伏技术。新电池表现出很高的外部量子效率（EQE）——太阳光谱中的光子超过 100%。应该注意的是，EQE 不是效率，而是空穴-电子对与撞击太阳能电池板的光子数之比。反过来，内部效率是吸收的光子数和产生的电子数之比。

到目前为止，还没有光伏电池达到 100% EQE。传统半导体每个光子只产生一个电子，其余的能量以热量的形式耗散。同时，量子点等晶体纳米结构绕过了这一限制，从而减少了能量损失并增加了电力输出。由于其微观尺寸，量子点限制了电子的运动并且不允许能量耗散，这使得最大限度地利用光子能量成为可能。

MEG 技术有效地利用了大部分光子能量，实现了 114% 的 EQE。这使我们能够讨论基于量子点创建全尺寸太阳能电池板的可能性，这将比基于传统半导体的类似电池板强大得多。而实验电池的效率很低——只有4,5%。然而，这只是一个实验室样本，旨在展示 MEG 的效果，而不是发电。科学家认为，未来基于量子点的太阳能电池板在功率方面将大幅超越传统电池板，成为环保的新一代能源。

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