焦点注册-哪个旗下的ETH的研究人员已经开发出一种十分完善的模型来解释微晶太阳能电池内部电子的流动。该模型不仅可以更好地理解该类型太阳能电池，并且有助于提高工作效率。

　　科学家正致力于下一代纳米晶体太阳能电池的开发。纳米晶体具有卓越的光学特性。和现在太阳能电池中的硅比起来，纳米晶体可以吸收更宽的太阳光谱。然而，纳米晶体太阳能电池的开发充满了挑战。“这种太阳能电池包含多层纳米尺寸的晶体，它们通过分子键结合在一起。然而电子在纳米晶体材料内部的流动并不能满足商业应用的需要。”苏黎世理工学院材料和设备工程的Vanessa Wood 教授解释道。迄今为止，由于电子在这种材料内部的物理特性并没有被很好地理解，因此系统地制备纳米晶体复合材料还很困难。

　　Wood和她的同事在苏黎世理工学院的实验室对纳米晶体太阳能电池进行了广泛的的研究，并且首次提出一个普适物理模型来描述这些类型的电池中的电子传输。“我们的模型能够解释纳米尺寸的变化、纳米晶材料或粘结剂分子对电子传输的影响。” Wood说。该模型将帮助该领域的科学家更好地了解纳米晶体太阳能电池内部的物理过程，同时有助于指导提高太阳能电池的效率。

　　小小纳米晶体为何能让科研人员激情满满？这是由于在小尺寸下能观察到常规尺寸半导体观察不到的量子物理效应。纳米晶体的物理性质取决于其尺寸就是其中一个例子。因为科学家在制备过程中能很容易对纳米晶体尺寸进行控制，进而影响到纳米晶体半导体材料的性质，因此他们能通过这种方法对太阳能电池进行优化。

　　对纳米晶体吸收太阳光谱范围的优化进而通过太阳能电池转换为电能就是其中一个例子。半导体并不能吸收整个太阳光谱，只是吸收一定波长下的辐射－换句话说，就是只能吸收能量大于半导体带隙能量的辐射。在大多数半导体中，此阈值只能通过改变材料来改变。然而，对纳米晶复合材料，可通过改变单个晶体的尺寸来改变此阈值。因此科学家能通过确定纳米晶体材料吸收太阳光谱最大值的方法来选择纳米晶的尺寸。

　　纳米晶半导体材料的另一个优点是，和传统半导体相比，它们可以吸收更多的太阳光。例如，ETH的科研人员在实验中使用的铅硫化物纳米晶体的吸收系数比传统太阳能电池中的硅半导体大几个数量级。因此，采用相对少量的材料就足够用于生产纳米晶体太阳能电池，这使得制造超薄柔性太阳能电池成为可能。

　　ETH研究人员提出的新模型回答了一系列与纳米复合材料内部电子传输相关的以前未解决的问题。例如，迄今为止，没有实验证据证明纳米晶体复合材料的带隙能量直接取决于单个纳米晶体的带隙能量。“我们的实验首次证实了这一点。” Wood说。

　　在过去的五年，科学家们已经在增加纳米晶体的太阳能电池的效率方面取得长足的进步，光电转换效率最高甚至达到了9%。“就商业应用而言，我们需要将光电转换效率提高到15%。” Wood解释说。她的研究团队的工作使得人们朝着提高太阳能电池光电转换效率方面又前进了一步。

　　科学家正致力于下一代纳米晶体太阳能电池的开发。纳米晶体具有卓越的光学特性。和现在太阳能电池中的硅比起来，纳米晶体可以吸收更宽范围的太阳光谱。然而，纳米晶体太阳能电池的开发充满了挑战。“这种太阳能电池包含多层纳米尺寸的晶体，它们通过分子键结合在一起。然而电子在纳米晶体材料内部的流动并不能满足商业应用的需要。”苏黎世理工学院材料和设备工程的Vanessa Wood 教授解释道。迄今为止，由于电子在这种材料内部的物理特性并没有被很好地理解，因此系统地制备纳米晶体复合材料还为时过早。