多重激子能提升太陽電池轉換效率
- 上線日期：2011/4/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
荷蘭、以色列及美國的科學家最近發現，在特定大尺寸的量子點(quantum dot, QD)上的多重激子生成(multiple exciton generation, MEG)，量子點的組成有關。這個發現對於提升光伏(photovoltanic)裝置的太陽能轉換效率可能是項重大的進展。
在低成本、高效率的太陽電池中，膠質量子點可以做為太陽能電池內吸收光子的元件，這是因為高能量的單一光子撞擊這類光伏材料時，可以產生能量大於或等於量子點能隙的受激電子或電洞。而當電子的能量超過量子點能隙的兩倍時，這些電子可以將多出的能量轉移給附近的價帶電子，激發它們躍過量子點的能隙；這意味著當光子被吸收時，可以產生更多的電子-電洞對。這項過程可以將太陽能轉換效率提升至42%。
這種多重激子生成在Ⅳ-Ⅵ族(例如硒化鉛)構成的量子點中最引人注目，原因是這些材料的能隙落在近紅外波段，因此能吸收很大一部份的太陽光譜。
最近，以荷蘭台夫特(Delft)科技大學的Laurens Siebbeles為主的研究團隊研究了核-殼量子點(core/shell QD)中的多重激子生成，他們發現當硒化鉛(lead selenide)量子點表面被硫化鉛(lead sulphide)所包覆時，量子點的能隙會降低。
Siebbeles等人是用超快雷射光來測量量子點的光譜，結果發現隨著硫化鉛在硒化鉛內核的四周生長，光譜的吸收峰會偏向長波長，此紅位移(red-shift)現象會隨著外殼厚度增加而更為明顯。根據電子結構的計算，上述現象是電荷由內核轉移至外殼所致。
Siebbeles表示，他們希望讓量子點接觸能吸收電子的材料例如二氧化鈦，以便將這些電荷從量子點內的多重激子擷取出來。詳見近期的Nano Letters |DOI: 10.1021/nl200014g。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/45428
譯者:李杰成(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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