纳米异质结：胶体量子点助推太阳能电池效率
太阳能电池基础
太阳能电池将阳光转化为电能。全球太阳能发电占比稳步增长，但潜力与实际利用仍有巨大差距。半导体作为吸光层，将光子转化为电子-空穴对，在内建电场驱动下分离。光吸收与电荷分离是决定性能的两大关键。少数载流子寿命与迁移率对高效率至关重要。商用组件效率12–20%，最先进无机单结电池达20–25%，十年来处于瓶颈。
无机量子点太阳能电池基于胶体量子点和纳米晶体的溶液法无机电池提供新路径。其可调带隙实现宽谱吸收，低成本制造利于大规模部署。在光伏架构中引入多量子阱、超晶格或量子点，理论上可大幅超越传统体半导体器件。纳米棒型给体-受体结构在空气中表现稳定，但理想与实际转换效率差距仍存。
纳米棒异质结完全由无机纳米晶体制备的给体-受体太阳能电池，采用CdTe/CdSe纳米棒异质结。每个超薄（~100 nm）纳米晶体从过滤后的吡啶溶液沉积，在几乎任意衬底上形成大面积、柔性、致密堆积的薄膜。
研究亮点西班牙研究团队开创方法，通过构建电子受体与给体纳米材料组成的纳米异质结，延长胶体纳米晶体太阳能电池的载流子寿命。该策略即使使用光电性能欠佳的光伏材料，也能实现高量子效率。选择镉基晶体因其载流子寿命较长。
延长载流子寿命构建体相纳米异质结，将受体与给体材料混合，光照下光生电子-空穴对在纳米尺度分离，沿两条不同路径传输，降低复合概率。虽然转换效率略低于搭配钛酸氧化物n型电极的创纪录PbS量子点电池，但验证了原理可行性。与以往依赖溅射氧化物受体或高温烧结（>500℃）不同，该溶液法、<100℃工艺为低成本卷对卷制造提供切实优势。
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