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有读书笔记Tandem colloidal quantum dot solar cells employing a graded recombination layer

唐唐 添加于 2011-6-30 05:27 | 2402 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Wang X, Koleilat GI, Tang J, Liu H, Kramer IJ, Debnath R, Brzozowski L, Barkhouse DAR, Levina L, Hoogland S, Sargent EH

  •  摘 要

    Tuning of the electronic bandgap in colloidal quantum dots (CQDs) by changing their size enables the spectral response of CQD-based photodetectors1, 2, 3, 4, 5 and photovoltaic6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 devices to be tailored. Multi-junction solar cells made from a combination of CQDs of differing sizes and thus bandgaps are a promising means by which to increase the energy harvested from the Sun's broad spectrum. Here, we report the first CQD tandem solar cells using the size-effect tuning of a single CQD material, PbS. We use a graded recombination layer to provide a progression of work functions from the hole-accepting electrode in the bottom cell to the electron-accepting electrode in the top cell, allowing matched electron and hole currents to meet and recombine. Our tandem solar cell has an open-circuit voltage of 1.06 V, equal to the sum of the two constituent single-junction devices, and a solar power conversion efficiency of up to 4.2%.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Photonics
    • 期刊缩写: Nature Photon
    • 期卷页: 2011年
    • ISBN: 1749-4885

  • 学科领域 信息系统 » 计算机科学

  •  所属群组

    信息科学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    新型光能电池理论转化率超四成
    据美国物理学家组织网6月27日（北京时间）报道，加拿大科学家表示，他们研发出了一款新 式的全光谱太阳能电池，其不但可以吸收太阳发出的可见光，也可以吸收不可见光，从理论上讲，转化效率可高达42%，超过现有普通太阳能电池31%的理论转 化率。研究发表在最新一期的《自然—光子学》杂志上。
     
    此款基于胶体量子点（CQD）的高效串接太阳能电池由加拿大首席纳米技术科学家、多伦多大 学电子与计算机工程系教授泰德·萨金特领导的科研团队研制而成。论文主要作者王希华（音译）表示，该太阳能电池由两个吸光层组成：一层被调制用于捕捉太阳 发出的可见光；而另外一层则可以捕捉太阳发出的不可见光。
     
    萨金特介绍说，为了做到这一点，该团队用纳米材料串联成一个名为分级重组层的设备，能往返运输可见光层和不可见光层之间的电子，有效地将捕捉可见光的吸光层和捕捉不可见光的吸光层结合在一起，这样，两个吸光层都不需要妥协。
     
    该研究团队在使用CQD制造太阳能电池方面一马当先，CQD这种纳米材料很容易被调制来对 特定波长的可见光和不可见光作出反应。新式串联CQD太阳能电池捕捉光波的波长范围比普通太阳能电池更加宽泛，因此，从理论上讲，其转化率可达42%；相 比之下，最好的单结太阳能电池的最大转化率仅为31%，而一般位于屋顶或日常消费产品中的太阳能电池的转化率仅为18%。
     
    研制高效的、成本合理的太阳能电池是全球共同面临的巨大挑战。萨金特说：“全球都需要转化效率超过10%的太阳能电池，并希望能显著降低现有光伏组件的零售价。最新进展提供了一条切实可行的道路，其能最大限度地捕捉太阳发出的各种光线，有望提高转化率并降低成本。”
     
    萨金特希望，在5年内，将这款新的分级重组层太阳能电池整合入建筑材料、手机和汽车零件中。（来源：科技日报 刘霞）
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