太阳能研究的突破推动了世界上最高效的量子点(QD)太阳能电池的开发，标志着下一代太阳能电池商业化的重大飞跃。这种尖端的量子点解决方案和设备表现出了卓越的性能，即使在长期存储后也能保持其效率。

由UNIST能源与化学工程学院Sung-YeonJang教授领导的一个研究小组推出了一种新型配体交换技术。这种创新方法能够合成基于有机阳离子的钙钛矿量子点(PQD)，确保卓越的稳定性，同时抑制太阳能电池光敏层的内部缺陷。

这项研究的结果由JavidAqomaKhoiruddin博士和Sang-HakLee共同撰写，已在线发表在《自然能源》杂志上。

“我们开发的技术在QD太阳能电池中实现了令人印象深刻的18.1%效率，”Jang教授说道。“这一非凡成就代表了著名的美国国家可再生能源实验室(NREL)认可的量子点太阳能电池中的最高效率。”

人们对相关领域日益浓厚的兴趣是显而易见的，去年，三位发现和开发量子点这种先进纳米技术产品的科学家荣获诺贝尔化学奖。

量子点是半导体纳米晶体，典型尺寸为几纳米到几十纳米，能够根据其粒径控制光电特性。尤其是PQD，由于其出色的光电特性而引起了研究人员的极大关注。

此外，它们的制造过程涉及简单的喷涂或应用于溶剂，从而无需在基板上进行生长过程。这种简化的方法可以在各种制造环境中实现高质量生产。

然而，量子点作为太阳能电池的实际应用需要一种通过配体交换来减少量子点之间距离的技术，配体交换是一种将大分子(例如配体受体)结合到量子点表面的过程。

有机PQD面临着显着的挑战，包括替代过程中晶体和表面的缺陷。因此，无机PQD的效率有限，最高可达16%，主要用作太阳能电池材料。

在这项研究中，研究团队采用了基于烷基碘化铵的配体交换策略，有效地用配体替代了具有优异太阳能利用率的有机PQD。这一突破使得能够为太阳能电池创建具有高替代效率和受控缺陷的光敏量子点层。

因此，以前使用现有配体取代技术将有机PQD的效率限制为13%，现已显着提高至18.1%。此外，这些太阳能电池表现出卓越的稳定性，即使在长期储存两年以上后仍能保持其性能。新开发的有机PQD太阳能电池同时表现出高效率和稳定性。

该研究的第一作者Sang-HakLee表示：“之前对QD太阳能电池的研究主要采用无机PQD。”“通过这项研究，我们通过解决与有机PQD相关的挑战来展示了其潜力，这些挑战已被证明难以利用。”

Jang教授说：“这项研究为有机PQD中的配体交换方法提供了一个新方向，作为未来量子点太阳能电池材料研究领域革命性的催化剂。”