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我校化學學院鐘新華教授課題組在量子點敏化太陽電池（QDSC）的研究又取得重大突破，將該類電池光電轉(zhuǎn)換效率記錄提升到經(jīng)第三方認證的8.21%，較先前由該課題組創(chuàng)造的6.82%紀錄提高了20%。相關研究成果“Boosting Power Conversion Efficiencies of Quantum Dot Sensitized Solar Cells Beyond 8% by Recombination Control”在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上發(fā)表 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b01946)。該工作主要由博士研究生趙珂及潘振曉、王靳等同學完成。在化學院龔學慶教授，西班牙Jaume I大學Bisquert教授，德國馬普學會高分子研究所Mischa Bonn 教授等課題組共同協(xié)作下完成，并得到了化學院王艷芹教授課題組無私的援助。該研究成果也是龍億濤教授領銜的基金委創(chuàng)新群體“面向能源的光電轉(zhuǎn)換材料”項目又一新成果。

高效率、低成本太陽電池是解決化石能源枯竭、氣候變暖等社會問題的有效途徑。量子點敏化太陽電池（QDSC）采用具有獨特優(yōu)異光電性能的半導體納米晶（又稱量子點，QD）作為敏化吸光材料，被認為是最有潛力的低成本第三代太陽電池, 具有重要的商業(yè)開發(fā)潛力和理論研究價值。遺憾的是受制于嚴重的電荷復合，先前QDSCs轉(zhuǎn)換效率記錄處在6-7%的水平。因此抑制電荷復合成為提高電池效率的必由之路。通過密度泛函理論計算，結果發(fā)現(xiàn)隨著分別沉積ZnS，及ZnS/SiO2后，電子態(tài)密度在TiO2板層結構的最外原子層占比分別降低1-2個數(shù)量級。電子態(tài)密度的降低對應著發(fā)生在光陽極TiO2界面電荷復合的抑制。亞皮秒分辨太赫茲譜證實了上述理論計算預測的結果，同時阻抗譜測試也清楚表明ZnS、SiO2寬能帶材料的包覆可以大幅提高復合阻抗值及電子擴散距離從而有效抑制復合。光電測試結果表明在量子點敏化的TiO2光陽極膜上順序沉積ZnS, SiO2后可以將CdSeTe QDSC的開路電壓顯著提高，相應地電池平均效率從2.53%提高到8.37%，官方認證效率為8.21%。
鐘新華教授課題組近年來致力于QDSC的研究，將1個模擬太陽光下QDSC光電轉(zhuǎn)換效率從徘徊多年的4-5%逐步提高到經(jīng)認證的8.2%新紀錄，使得QDSC預期的 “高效率、低成本”的優(yōu)勢逐步得以展現(xiàn)，為QDSC的發(fā)展注入了活力。該課題組創(chuàng)造并保持著QDSC光電轉(zhuǎn)換效率的紀錄，處于世界領先水平，相關研究成果獲得了該領域同行的廣泛認可和好評。2012年以來鐘新華課題在QDSC領域發(fā)表3篇J. Am. Chem. Soc.; 4篇ACS Nano及 5篇J. Mater. Chem.,并受邀在J. Phys. Chem. Lett撰寫Perspective論文，綜述其在QDSC領域的成果。上述論文中2篇入選ESI “Hot Paper”, 5篇入選ESI “Highly Cited Papers”。