太阳能技术千百种，除了常见的硅晶太阳能电池，还有薄膜、钙钛矿、有机太阳能等技术，最近美国科学家就在“量子点（quantum dots）”太阳能技术有所突破，维持转换效率的同时，也改善过去采用有毒物质的缺点。
那么量子点太阳能是什么呢？量子点是种奈米大小的半导体材料，直径只有 2-10nm，多由铅和镉等元素制成，而依据不同的材料、形状、尺寸、结构，吸收阳光后会发射出不同的光，也就是说科学家可借由调整材料尺寸，来改变光、电、磁性质与材料能隙，直径愈大能隙就愈小、发光频率偏蓝，反之直径愈短能隙愈大，发光频率偏红。
（Source：LANL）
因此量子点技术应用广泛，催化、电子、光子学、感测、资讯储存、医疗与图像等领域都可见到，最近更有厂商推出量子点电视与显示器，只是传统的量子点材料多由有毒物质制成，扩大应用总会产生些许环境疑虑，对此美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）决定改变配方，采用铜、铟和硒，最后再镀上锌，最后再把量子点放入多孔二氧化钛电极中。
当二氧化钛照到阳光，其中的量子点吸收光子后，就会再释放电子到二氧化钛中，进而产生光电流（photocurrent）。半导体奈米晶体物理学家 Victor Klimov 表示，由于我们把四种元素结合到一颗奈米大小的粒子中，就很容易出现缺陷、有损效率，但团队发现这些缺陷并不影响性能，反而有助提高效率，观察到若吸收 100 个光子，光生电子可达 85 个，这也代表着光子至电子（photon-to-electron）转换效率为 85%。
但实际上太阳能转换效率没那么高，根据发表在《Nature Energy》的研究，太阳能转换效率仅 9%-10%，无法跟前几个月澳洲昆士兰大学（University of Queensland）创下的 16.6% 纪录相比、也没有到过去最高的 13%，不过团队认为，这是个完全无毒的量子点太阳能电池，转换料率也还在均值范围内，制造成本也相对便宜，也确实显现出具备新型无毒、便宜、耐缺陷的太阳能电池潜力。
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（首图来源：shutterstock）
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