10月4日，瑞典*科學(xué)院揭曉2023年度諾貝爾化學(xué)獎，美國科學(xué)家莫吉·巴文迪（MoungiG.Bawendi）、路易斯·布魯斯（LouisE.Brus），俄羅斯科學(xué)家阿列克謝·葉基莫夫(Alexeil.Ekimov)三人因其在量子點的發(fā)現(xiàn)與合成方面的貢獻獲得殊榮。
三人中，莫吉·巴文迪是美國麻省理工學(xué)院（MIT）教授，路易斯·布魯斯在哥倫比亞大學(xué)工作，阿列克謝·葉基莫夫則是紐約“納米晶體技術(shù)（Nanocrystals Technology）”公司的首席科學(xué)家。
其中，莫吉·巴文迪是一位真正的鈣鈦礦太陽能電池專家：2019年其研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池效率經(jīng)NREL認(rèn)證分別達到24.2%和25.2%，分別創(chuàng)造了鈣鈦礦太陽能電池第10和第11個效率記錄點。2021年，莫吉·巴文迪團隊與韓國化學(xué)技術(shù)研究所（KRICT）JangwonSeo&SeongSikShin研究團隊于《自然》雜志（Nature）刊發(fā)通過載流子管理改善鈣鈦礦太陽能電池性能的研究成果。
此次獲得諾貝爾獎，莫吉·巴文迪的貢獻主要在量子點的化學(xué)制備方面。他革新了量子點的化學(xué)生產(chǎn)方法，使得量子點的質(zhì)量大幅提高，并為其在各種應(yīng)用中的使用鋪平了道路。
記者了解到，量子點是一種具有獨特光學(xué)和電子特性的微小半導(dǎo)體粒子，其尺寸一般小于20納米，比正常人頭發(fā)直徑的1/10000還要細(xì)，并因體積小而具有量子特性。“很長一段時間以來，沒有人可以真正制造出如此小的顆粒。但今年的獲獎?wù)叱晒α恕?rdquo;斯德哥爾摩瑞典*科學(xué)院諾貝爾化學(xué)委員會主席JohanAqvist認(rèn)為，這一成就代表了納米技術(shù)的一座重要里程碑。
公開信息顯示，在20世紀(jì)80年代早期，阿列克謝·葉基莫夫成功地在有色玻璃中創(chuàng)造出了依賴于尺寸的量子效應(yīng)。幾年后，路易斯·布魯斯成為世界上*位證明在流體中自由漂浮的粒子存在大小依賴的這一量子效應(yīng)的科學(xué)家。1993年，莫吉·巴文迪徹底改變了量子點的化學(xué)產(chǎn)生方式，產(chǎn)生了幾乎*的粒子。
量子點最突出的一個光學(xué)特性是，在光線照射下它們會發(fā)出不同顏色的、高質(zhì)量的單色光。而這種顏色的不同取決于量子點顆粒的大?。撼叽巛^大的顆粒閃耀著黃色或紅色的光芒，而顆粒越小光的顏色越偏藍(lán)。這種光學(xué)特性，使得量子點具有廣泛的應(yīng)用范圍，如LED顯示屏、紅外探測成像、太陽能電池、光催化、量子光源等領(lǐng)域。
量子點在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用主要是憑其巨電導(dǎo)、可變化的帶隙、可變化的光譜吸收性等特性，調(diào)節(jié)光帶吸收、光電轉(zhuǎn)換以及載流子運輸，從而顯著提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
受傳統(tǒng)的晶硅材料限制，晶硅太陽能電池只能吸收太陽光譜中的一小部分，導(dǎo)致其*理論轉(zhuǎn)化效率約為33%。而量子點的小尺寸和量子限制效應(yīng)，則使電子的能級變得離散，而不是像塊狀材料中那樣連續(xù)?？茖W(xué)家將量子點設(shè)計成具有對應(yīng)不同波長的光的特定能級，從而吸收更廣泛的太陽光譜，幫助晶硅電池實現(xiàn)突破理論轉(zhuǎn)化率天花板。
量子點與鈣鈦礦的結(jié)合的太陽能電池在轉(zhuǎn)換率上則有了更大的想象空間。如今，通過將鈣鈦礦材料與量子點結(jié)合，研究人員已經(jīng)制造出了比單獨使用量子點效率更高的太陽能電池。而在若干年后，憑借更高的效率、更低的成本，鈣鈦礦-量子點太陽能電池或許能夠替代傳統(tǒng)晶硅太陽能電池，成為行業(yè)的主流。
原標(biāo)題：獲了諾貝爾化學(xué)獎的「量子點技術(shù)」有望顛覆光伏電池？
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