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我校化學(xué)學(xué)院鐘新華教授課題組在量子點(diǎn)敏化太陽電池（QDSC）的研究再次取得重大突破，將該類電池光電轉(zhuǎn)換效率記錄提升到經(jīng)國家光伏質(zhì)檢中心認(rèn)證的11.6%，較先前由該課題組創(chuàng)造的9.0%效率紀(jì)錄提高了29%。相關(guān)研究成果“Zn-Cu-In-Se Quantum Dot Solar Cells with a Certified Power Conversion Efficiency of 11.6%” 在《美國化學(xué)會志》(Journal of the American Chemical Society)上發(fā)表 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b00615)。該工作主要由我?；瘜W(xué)院碩士研究生杜駿, 博士研究生杜中林及中科院化學(xué)所胡勁松研究員完成, 同時得到了日本Electro-Communications大學(xué) Qing Shen教授, 我校化工學(xué)院龍東輝教授, 東南大學(xué)孫立濤教授等課題組的通力協(xié)作。該研究成果也是化學(xué)院龍億濤教授領(lǐng)銜的基金委創(chuàng)新群體“面向能源的光電轉(zhuǎn)換材料”項(xiàng)目又一新成果。

QDSC是用半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為光捕獲材料的敏化太陽電池。由于量子點(diǎn)優(yōu)異的光電性能及敏化構(gòu)型對材料純度的低依賴性，QDSC具有 “高效率、低成本”潛質(zhì)，因而引起了廣泛的關(guān)注。雖然近年來QDSC的效率取得了令人鼓舞的進(jìn)展（從2012的5%提高至數(shù)月前的9.0%），但10%轉(zhuǎn)換效率這一太陽電池商業(yè)應(yīng)用的門檻對QDSC來說仍是可望不可及。另一方面目前大部分高效率QDSC均是基于含高毒性鉛、鎘元素的量子點(diǎn)，這無疑將影響其日后商業(yè)應(yīng)用。基于“綠色”材料理念，該課題組設(shè)計合成出具有如下優(yōu)異光電性能的不含高毒性重金屬的Zn-Cu-In-Se (ZCISe)合金量子點(diǎn)光捕獲材料：1) ~ 4 nm的小粒徑使得量子點(diǎn)在TiO2介孔膜電極高效、快捷沉積；2) 展寬至近紅外波長的吸光范圍；3）合金結(jié)構(gòu)保證了高效的光生電子注入及有效地抑制了光陽極/電解質(zhì)界面電荷復(fù)合。受益于上述優(yōu)異的光電性能，組裝出的Zn-Cu-In-Se QDSC取得了11.61%的認(rèn)證效率。這一結(jié)果為所有類型量子點(diǎn)太陽電池（包括敏化構(gòu)型及異質(zhì)結(jié)構(gòu)型）的最高效率，同時也將QDSC光伏性能第一次提升到了與同類型染料敏化太陽電池相同水平。

鐘新華教授近年來致力于QDSC的研究，提出能帶耦合調(diào)控電子結(jié)構(gòu)，降低電子態(tài)密度抑制復(fù)合，增加活性位點(diǎn)提高對電極催化活性等思想，解決了量子點(diǎn)窄帶隙與高導(dǎo)帶能位顧此失彼的矛盾、高電荷復(fù)合、對電極催化活性低等制約QDSC效率的關(guān)鍵科學(xué)問題。創(chuàng)造并保持著被同行認(rèn)定為2012年 (5.4%)，2013年 (6.7%), 2014年 (7.04%), 及2015年 (8.5%) QDSC效率的最高紀(jì)錄。2012年以來鐘新華教授以唯一通訊作者在J. Am. Chem. Soc. (4篇), ACS Nano (4篇) 等期刊發(fā)表有關(guān)QDSC論文34篇，其中2篇入選ESI “Hot Paper”, 10篇入選ESI “Highly Cited Papers”。