量子點墨水技術突破：低成本高效率太陽能電池新紀元

膠體量子點(CQDs)是僅有數奈米大小的半導體微粒，透過液態溶液合成製成。這種將塊材分解而成的單晶微粒，已被證實極具發展光伏技術的潛力。

量子點太陽能電池具備多項優勢，包括可調能隙、更高柔韌性及溶液製程特性。然而現有技術仍存在明顯限制，不僅效率低於傳統矽基電池，高昂的導電薄膜製造成本更阻礙其商業化發展。

由中國蘇州大學、日本電氣通訊大學等國際團隊研發的最新墨水工程技術，成功突破這些瓶頸。這項發表於《自然能源》期刊的研究，透過改良硫化鉛(PbS)量子點墨水配方，為量子點光伏技術開創新局。

論文共同作者施國政與劉澤克表示：「量子點最吸引人的是其尺寸相依的量子特性，以及低成本溶液製程的相容性。但複雜昂貴的導電薄膜製程長期阻礙其實際應用。」

現行技術生產的導電薄膜不僅良率有限，每瓦成本更高達0.25-0.84美元。劉澤克指出：「在我們研究前，超過10平方公分的量子點太陽能模組效率僅約1%，與實驗室尺度12%的效率存在巨大落差。」

研究團隊開發的直接合成(DS)技術，能在極性溶劑中直接製備離子封端的量子點，省去繁複的配體交換步驟。配合溶液化學工程(SCE)策略精確調控離子配置，成功實現每瓦成本低於0.06美元的大面積薄膜製造。

這項突破帶來兩項重要成果：首個經認證效率超過10%的大面積量子點太陽能模組，以及創下13.40%新紀錄的小面積電池效率。這些進展為量子點光伏技術商業化掃除關鍵障礙。

研究團隊未來將持續最佳化墨水配方，並探索低毒性量子點與柔性電子等應用領域。劉澤克表示：「我們也將開發短波紅外(SWIR)成像器等AI關鍵元件，最終目標是實現量子點電子產品的商業化量產。」

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