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10月4日，瑞典*科學院揭曉2023年度諾貝爾化學獎，美國科學家莫吉·巴文迪（MoungiG.Bawendi）、路易斯·布魯斯（LouisE.Brus），俄羅斯科學家阿列克謝·葉基莫夫(Alexeil.Ekimov)三人因其在量子點的發(fā)現(xiàn)與合成方面的貢獻獲得殊榮。

三人中，莫吉·巴文迪是美國麻省理工學院（MIT）教授，路易斯·布魯斯在哥倫比亞大學工作，阿列克謝·葉基莫夫則是紐約“納米晶體技術（Nanocrystals Technology）”公司的首席科學家。

其中，莫吉·巴文迪是一位真正的鈣鈦礦太陽能電池專家：2019年其研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池效率經(jīng)NREL認證分別達到24.2%和25.2%，分別創(chuàng)造了鈣鈦礦太陽能電池第10和第11個效率記錄點。2021年，莫吉·巴文迪團隊與韓國化學技術研究所（KRICT）JangwonSeo&SeongSikShin研究團隊于《自然》雜志（Nature）刊發(fā)通過載流子管理改善鈣鈦礦太陽能電池性能的研究成果。

此次獲得諾貝爾獎，莫吉·巴文迪的貢獻主要在量子點的化學制備方面。他革新了量子點的化學生產(chǎn)方法，使得量子點的質量大幅提高，并為其在各種應用中的使用鋪平了道路。

記者了解到，量子點是一種具有獨特光學和電子特性的微小半導體粒子，其尺寸一般小于20納米，比正常人頭發(fā)直徑的1/10000還要細，并因體積小而具有量子特性。“很長一段時間以來，沒有人可以真正制造出如此小的顆粒。但今年的獲獎者成功了。”斯德哥爾摩瑞典*科學院諾貝爾化學委員會主席JohanAqvist認為，這一成就代表了納米技術的一座重要里程碑。

公開信息顯示，在20世紀80年代早期，阿列克謝·葉基莫夫成功地在有色玻璃中創(chuàng)造出了依賴于尺寸的量子效應。幾年后，路易斯·布魯斯成為世界上*位證明在流體中自由漂浮的粒子存在大小依賴的這一量子效應的科學家。1993年，莫吉·巴文迪徹底改變了量子點的化學產(chǎn)生方式，產(chǎn)生了幾乎*的粒子。

量子點最突出的一個光學特性是，在光線照射下它們會發(fā)出不同顏色的、高質量的單色光。而這種顏色的不同取決于量子點顆粒的大?。撼叽巛^大的顆粒閃耀著黃色或紅色的光芒，而顆粒越小光的顏色越偏藍。這種光學特性，使得量子點具有廣泛的應用范圍，如LED顯示屏、紅外探測成像、太陽能電池、光催化、量子光源等領域。

量子點在光伏領域的應用主要是憑其巨電導、可變化的帶隙、可變化的光譜吸收性等特性，調節(jié)光帶吸收、光電轉換以及載流子運輸，從而顯著提高太陽能電池的轉換效率。

受傳統(tǒng)的晶硅材料限制，晶硅太陽能電池只能吸收太陽光譜中的一小部分，導致其*理論轉化效率約為33%。而量子點的小尺寸和量子限制效應，則使電子的能級變得離散，而不是像塊狀材料中那樣連續(xù)?？茖W家將量子點設計成具有對應不同波長的光的特定能級，從而吸收更廣泛的太陽光譜，幫助晶硅電池實現(xiàn)突破理論轉化率天花板。

量子點與鈣鈦礦的結合的太陽能電池在轉換率上則有了更大的想象空間。如今，通過將鈣鈦礦材料與量子點結合，研究人員已經(jīng)制造出了比單獨使用量子點效率更高的太陽能電池。而在若干年后，憑借更高的效率、更低的成本，鈣鈦礦-量子點太陽能電池或許能夠替代傳統(tǒng)晶硅太陽能電池，成為行業(yè)的主流。

原標題：獲了諾貝爾化學獎的「量子點技術」有望顛覆光伏電池？