太阳能电池写下新历史…UNIST研究团队获世界最高效率权威认证
Jang Seongyeon 教授团队改进量子点配体交换方法
长期储存效率得以保持 商业化前景打开
全球公认的最高效率量子点（QD）太阳能电池已被开发出来。此次开发所用的量子点溶液和器件在长期保存后仍保持高性能，使下一代太阳能电池的商业化又向前迈进了一步。
蔚山科学技术院（UNIST，校长 Lee Yonghoon）28日表示，能源化学工程系 Jang Seongyeon 教授团队合成了稳定性优异的有机阳离子基钙钛矿量子点，并开发出一种用于太阳能电池光活性薄膜、可抑制内部缺陷的新型配体置换技术。
Jang Seongyeon 教授表示：“基于本次开发的技术，我们实现了量子点太阳能电池18.1%的效率，这一数值是目前为止美国国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory, NREL）所认证的量子点太阳能电池中全球最高效率。”
去年，三位发现并发展了纳米技术核心材料——量子点的科学家荣获诺贝尔化学奖，相关领域的关注度不断提升。
量子点是纳米级极小的半导体晶体，可根据粒子大小调控其光电特性。尤其是钙钛矿量子点具有优异的光电特性。无需在基板上生长，只需通过在溶液中喷涂或涂覆的工艺即可制备太阳能电池。因此，不受制造环境限制，就能以相对简单的方式生产出质量稳定的产品。
然而，要在实际太阳能电池中利用量子点，就必须通过置换量子点表面的配体来缩短量子点之间的距离。
有机系钙钛矿量子点在配体置换过程中，其晶体及表面会产生严重缺陷。因此，迄今为止只能将效率最高约为16%的无机系钙钛矿量子点用作太阳能电池材料。
研究团队为实现适用于有机系钙钛矿量子点、且有利于提高太阳光利用率的高效配体置换，开发了利用烷基铵类分子的全新配体置换方法。由此获得了配体置换效率高、缺陷可控的太阳能电池用量子点光活性层。
结果显示，原本采用既有配体置换技术时，效率最高约为13%的有机系钙钛矿量子点太阳能电池，其效率被提升至18.1%。即使在超过2年的长期保存后，仍保持相同性能，展现出较高的应用潜力。这表明新开发的有机系钙钛矿量子点太阳能电池同时具备高效率和高稳定性。
第一作者研究员 Lee Sanghak 表示：“此前量子点太阳能电池研究大多采用无机系钙钛矿量子点，本研究解决了长期以来难以利用的有机系钙钛矿量子点存在的问题，验证了其潜在价值。”
Jang Seongyeon 教授称：“这是为有机系钙钛矿量子点配体置换方法提出新方向的研究，将成为改变量子点太阳能电池材料研究格局的转折点。”
后排最左侧为教授 Jang Seongyeon，前排从左侧圆形位置起依次为第一作者研究员 Havid Aqoma、第一作者研究员 Lee Sanghak 等研究团队成员。
View original image本次研究由 Havid Aqoma Khoiruddin 博士和硕博连读研究员 Lee Sanghak 共同担任第一作者。研究成果已于1月27日在线发表于《Nature Energy》。
本研究在科学技术信息通信部与韩国研究财团支持下进行，项目包括“个人基础研究项目－中坚研究”、“纳米及材料技术开发项目－未来技术研究室”以及“全球基础研究室支援项目”等。
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