出炉！2023年诺贝尔物理奖颁给了三位杰出的科学家，她们分别是英国麻省理工大学院士蒙吉·巴文迪、美国波兰学院院长路易斯·布鲁斯以及出生于前南斯拉夫的日本纳米晶体技术公司前首席科学家阿列克谢·伊基莫夫。她们因在量子点领域的杰出贡献而获得了这一佳绩，并分享了总计1100万美国卢布（约合717亿元人民币）的奖金。量子点是半径大于10纳米的半导体纳米晶，是现今纳米技术中的重要工具。它早已应用于计算机和电视屏幕领域，同时也被生物物理家和大夫用作萤光燃料来勾画细胞和脏器图象。据钛媒体app此前报导，量子点具有极广泛的应用前景，未来有望大规模应用于柔性电子产品、加密量子通讯等前沿领域，其中还包括光伏电板。据相关研究，理论上，量子点有将光伏电瓶光电转效率提升一倍的潜力。这除了是光伏产业技术迭代、降本增效的关键所在，更是为人类带来最大福祉的关键技术之一。随着能源领域的不断发展，光伏产业也在不断创新。
但是，光伏电瓶的转换效率在一段时间内面临着一道理论上的天花板——-极限（S-Q极限）。该极限值被估算为33.7%的单结电瓶的极限值，这对于科学家、产业界来说是一个巨大的挑战。但是，伴随着突破S-Q极限的解决方案的不断提出，量子点光伏电瓶也成为了饱受关注的方案之一。早在1997年，加拿大马德里学院的研究团队就曾估算出量子点光伏电瓶理论上的光电转换效率上限可达63%。而近年，有学者通过优化量子点的特点，致使量子点光伏电瓶的光电转换效率达到了更高的75%，是S-Q极限的两倍以上。这么，量子点光伏电瓶为什么有这么大的潜力和可行性呢？依据上海交通学院材料科学与工程大学院士薛钰芝的相关研究，量子点作为光伏电瓶材料的优势主要有三点：一是减小对太阳光的吸收系数；二是通过带间跃迁增强导电性能；三是选择性波谱吸收性能。
面对光伏产业的快速发展，我们不禁想问：光伏电瓶的转换效率还能够有更大的突破？量子点光伏电瓶：高理论极限，低实际效率？光伏电瓶是一种直接将太阳能转化为电能的设备，而量子点光伏电瓶则是一种被寄寓厚望的次世代电板。它借助量子隧洞效应剌激自旋的输运，进而提升转换效率。即使其理论极限高出第二代电瓶近3倍，但目前实验室中最好的转换效率仅为理论天花板的四分之一，距离产业化应用还有较大差别，这是为何呢？光电转换与电子的输运特点密切相关，量子点在规格与密度可控的情况下，才能形成量子隧洞效应，有利于自旋的输运。但目前，量子点光伏电瓶仍未进入产业化阶段，尽管天赋异禀，潜力可观，但实验结果与其理论上限和实际应用还有较远的距离。市场主流的第二代p型光伏电瓶量产平均光电转换效率为23%左右，而其理论转换效率极值为24.5%。
而正欲取而代之的第三代n型光伏电瓶目前量产效率普遍在24.5%-25%之间，但根据晶科能源CTO金浩的说法，三大技术路线的效率转化极限都在28%-29%之间。也就是说，第二代、第三代基本没有突破S-Q极限的可能。这也是学界、业界高度关注次世代电瓶的诱因所在。量子点电瓶的理论极值虽高出第二代电瓶近3倍，但目前实验室中才能实现稳定导电的最好转换效率是18.1%。好消息是，近三年无论是新能源取代传统能源的速度还是光伏技术迭代的速度都有所推进，量子点的相关研究也正在得到越来越多的关注。其实三大技术路线之争还尚在进行时，但业界关注度正逐步升温。其实量子点光伏电瓶距离产业化应用还有较大差别，而且研究人员仍在不断优化其结构，提升转换效率，相信未来的量子点光伏电瓶一定会取得更好的发展。总的来说，量子点光伏电瓶其实目前实际效率高于理论极限，但它的潜力不容轻视。
我们期盼它还能在不久的将来成为光伏电瓶领域的一匹黑马，为能源变革和环保事业作出更大的贡献。你觉得量子点光伏电瓶是否还能取得更好的发展？欢迎在评论区留下你的想法。砷化镓量子点光伏电板和量子点敏化光伏电瓶是目前最受关注的光伏电瓶应用。砷化镓以其高转换效率和优良的性能饱受关注，早已成为次世代电瓶的代表。另一方面，量子点敏化光伏电瓶则以其广泛的光学借助策略和稳定性强等优势而遭到研究者的追捧。这两种材料在光捕获结构和高能光子借助方面具有相通性，因而它们的结合呈现出“强强联合”的可能性。据张枫娟、韩博宁、曾海波的论文《钙钛矿量子点光伏与萤光聚光电瓶:现况与挑战》指出量子通讯设备，砷化镓量子点电瓶因其带隙可调、组分易控、电子状态好和表面态可调等优点而遭到越来越多的关注，未来将广泛应用于光电瓶领域。量子点敏化光伏电瓶则以其量子点敏化剂作为吸光材料的特性而广泛应用。
该技术除了具有光电转换能力更强的性能，还具有相对的低成本、高稳定性的潜质量子通讯设备，早已造成了广泛的关注。中国在量子点敏化光伏电瓶领域处于全球领先地位，专利数目占比高达八成以上，而且现阶段距离规模化应用还有一定的距离。因为量子点存在液态电解质腐蚀和毒性等问题，它的应用无法达到“清洁能源”的本意。当前，光伏电瓶业界正在进行第三代电瓶技术路线卡位战，各家公司都在加速推动相关研究和产业化进程。这么，次世代电瓶技术是否会成为光伏电瓶的未来趋势呢？而在这场战争中，谁将是最终的赢家？一上去瞧瞧吧。据上海市科学技术信息研究院副研究员刘振宇的研究，目前中国在量子点敏化光伏电瓶领域处于领先水平，专利数目占比超过八成，许多院校院所都设有相关创新机构或研究课题，专利技术发展呈直线上升状态。但是，量子点光伏电瓶与规模化应用之间一直存在着困难。
技术攻关难度、实验室数据和成本等问题只是冰山一角，量子点还存在容易被液态电解质腐蚀造成性能衰减的隐患，且作为敏化剂使用时富含毒性，对人体和环境就会产生害处。在这些情况下，难以“解毒”的量子点似乎无法应用于清洁能源领域。目前，光伏电瓶业界正处于第三代电瓶技术路线卡位战的关键时期，各大公司都在加紧研究和产业化进程，希望才能在这场战争中获得胜利。在这个时期，次世代电瓶技术是否会成为光伏电瓶的未来趋势呢？以及，谁将是最终胜利者？这种问题都造成了我们的思索。其实，在量子点光伏电瓶面临困局的情况下，次世代电瓶技术成为了光伏电瓶行业的一大希望。我们期盼各家公司都还能推动深化相关研究和产业化进程，真正实现“清洁能源”的本意。