硫化铅量子点的“吸光大法”

材料牛注：最新研究发现，有机分子能够帮助电荷在大的硫化铅量子点上转移，从而帮助太阳能电池获取更多的光能。

光能是最充裕的可再生能源，学会如何收集利用这些辐射是解决全世界未来动力需求的关键。KAUST的研究人员发现无机半导体纳米晶体结合有机分子能提高太阳能电池的效率。

量子点是大概10纳米大小的晶体。一个被量子点束缚的电子性能与游离在大分子物质上的电子性能极其不同。“量子点太阳能电池技术的其中一个优点是它们的光学可调谐性能，”来自阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）化学科学专业的副教授Omar Mohammed解释道。“它们可以通过改变量子点的大小来控制。”

Mohammed和他的同事们正在开发硫化铅量子点来捕获光能，这些硫化铅量子点通常比由其它材料制成的量子点大。因此，它能吸收更宽频带的光。这意味着它们能比其它更小的量子点吸收更多的太阳光线。

要做出一个功能完整的太阳能电池，电子要能从吸能带流向电极。然而讽刺的是，大的硫化铅量子点的特性使得它们对宽带吸收有用却会同时阻碍能量的吸收。在此之前，有效的电子转移只被实现在小于4.3纳米的铅硫化物量子点。

Mohammed的创新在于他的团队在把各种大小的硫化铅量子点和卟啉类化合物混合。研究人员表示，通过改变所使用的卟啉类有机物的种类可控制电荷在硫化铅量子点的转移。当一个分子完全停止电荷转移，另一个分子会使得电荷以比120飞秒更快的速度转移。

团队成员们认为这种捕获能量能力的提升归功于带负电荷的量子点表面与带正电荷的卟啉之间的静电相互作用。“通过这个方法，我们能够增加量子点的尺寸来实现更高效的电荷转移，同时吸收远红外光谱范围的能量，”Mohammed说道，“我们希望下一步在不同结构的太阳能电池中执行这个想法来优化太阳能电池的效率。”

原文参考地址：Catching more of the sun

该研究成果已经发表在advanced function materials：Overcoming the Cut-Off Charge Transfer Bandgaps at the PbS Quantum Dot Interface

感谢材料人编辑部丁菲菲提供的素材，饶洪欣编译，李乐乐审核。