一种使用“量子点”的新型太阳能电池有望将目前太阳能电池的理论效率提高一倍——使太阳能电池板能够将吸收的太阳能转化为约 60% 的电能。这些新电池的研究于周五发表在《科学》杂志上。目前的硅基太阳能电池会损失约 80% 的太阳能。这是一个固有的缺陷：即使在理论理想状态下工作，这些电池仍会损失 70%。这种效率低下可以归咎于太阳能量各异的光子。硅电池只能有目的地捕获能量恰好合适的光子。当光子撞击电池时，具有足够能量的光子会驱动电子运动（并产生电流）。能量过高的光子会无效地激发电子；电子只会迅速将光子的能量以热量的形式散失。该项目部分由能源部资助，通过两个步骤挽救了这些“热电子”。
化学教授、材料化学中心主任（Xiaoyang）朱说：“要创造出我称之为‘终极太阳能电池’的设备，需要几个步骤。“首先，需要减缓热电子的冷却速度。其次，我们需要在它们失去所有能量之前能够捕获这些热电子并迅速利用它们。”[德克萨斯大学奥斯汀分校]
第一步——保持热电子的热度德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员通过量子点（具有量子行为的纳米级结构）来阻碍热电子，从而阻止它们散失能量。
该团队使用了化合物硒化铅的纳米级（小于 100 纳米，或 10-9 米）晶体。与硅一样，硒化铅是一种半导体，意味着它在一定的带隙（能量范围）内吸收光能。但半导体纳米晶体，也称为量子点，其性质与较大的对应物截然不同。例如，它们可以更长时间地保持热电子，从而延长电子冷却所需的时间。事实上，之前的研究表明，量子点可以将热电子的寿命延长多达 1000 倍。[大众机械]
第二步——强制流动然后，该团队通过将这些高能电子推入导电材料，使它们更容易移动。
朱的团队现在已经找到了下一个关键步骤：如何取出这些电子。他们发现，热电子可以从光激发的光硒化铅纳米晶体转移到由广泛使用的二氧化钛制成的电子导体中。朱说：“如果我们取出热电子，我们就可以用它们来做功。“这种热电子转移的演示证明，高效率的热载流子太阳能电池不仅仅是一个理论概念，而是一个实验性的可能性。”[科学日报]
目前有一个问题阻碍着这些更高效的电池与硅前代产品竞争——将它们连接到电线上以利用所有这些电流。似乎这些热电子太热而无法处理。
朱说：“如果我们从太阳能电池中取出如此快速或如此热的电子，我们也会在电线中以热量的形式损失能量。“我们的下一个目标是调整与导线界面的化学性质，以便我们能够最大限度地减少这种额外的能量损失。”[德克萨斯大学奥斯汀分校]
但量子点并不是唯一的太阳能电池解决方案。DISCOVER记者 Andrew Moseman 在我们七月/八月刊的第 14 页描述了其他领先者，该刊现已在报刊亭上市。相关内容：80beats：技术奖授予希望将摩天大楼变成发电机的发明家 80beats：梦想：可钉在屋顶上的打印式太阳能电池板 80beats：闪光大小的太阳能电池可编织进您的领带 80beats：自组装太阳能电池板使用油醋汁原理 DISCOVER：捕日器有望提供更便宜的太阳能图片：德克萨斯大学奥斯汀分校
