跳到主要内容

话题

运输属性

运输属性

三个电子为一个价格

18 Oct 2011 哈米什约翰斯顿
许多颜色的量子点

研究人员创造了一种新材料,每当吸收单个光子时可以产生三个或更多个自由电子。这与传统的半导体不同,其仅生产每光子的一个自由电子。基于一个称为量子点的微小半导体结构,新材料–代表德尔伯特理工大学的研究人员在比利时荷兰和丰田欧洲开发–有一天可以用来制作更高效的太阳能电池。

太阳能电池通过吸收光子来加工,每个光子释放在相反方向上行进的电子和带正电的孔,从而产生可以工作的电压和电流。然而,当释放电子时,将大量的动能丢失到半导体作为热量,而不是可用作有用的电能。因此,研究人员热衷于开发新材料,其中一些或所有这些能量被捕获而不是浪费。

捕获这种能量的一种方法是使用量子点的薄膜,其中通过调节点的尺寸,可以微调释放电子所需的能量。因此,电子可以在称为已知的过程中通过点通过点来释放更多电子“载波乘法”。不幸的是,这种方法不涉及真正的自由电子和孔–而是激动人员,这是束缚的电子和孔对。尽管通过施加电场或将点连接到另一半导体材料,可以将激子分离成自由电荷,但两种技术都可以降低器件的效率。

Now, Michiel Aerts and colleagues have made a film of quantum dots in which 载波乘法 occurs with free electrons, rather than excitons. The quantum dots are each about 5 直径为NM,由化合物 - 半导体引线硒化烷烃制成。薄膜本身通过将石英底物浸入点的溶液中制成。

稳定,但进行

施力人士的一个挑战是确保电子可以在各个量子点之间轻松移动。这通常是一个问题,因为纳米颗粒必须涂覆有电绝缘有机层以防止它们在制造膜的同时降低。因此,送叉和同事所做的是为了解决薄膜中点的有机层的方法,以便发生导电。

当光子被量子点吸收时,载流子倍增过程开始,该量子点释放出电子和孔,然后可以进入相邻点以释放进一步的电子和孔。使用称为时间分辨微波电导率(TRMC)的技术来测量电影的电导率,团队能够表现出来– on average –当薄膜用400照亮时,每光子产生约三个自由电子 NM紫外线。该波长在可见光谱的边缘处,因此在阳光下大量。

Aerts told physicsworld.com. 该团队现在想尝试从电影中制造太阳能电池。理论上,这种太阳能电池可以达到44%的效率,而常规硅细胞的理论限制为35%。虽然量子点薄膜相对便宜且易于生产,但制造出它们的装置并不容易。除了引线硒化物是有毒物质外,量子点在暴露于空气时会迅速劣化。

研究描述了 纳米字母 10.1021/nl202915p.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者