10月4日，瑞典皇家科学院揭晓2023年度诺贝尔化学学奖，美国科学家Moungi G. Bawendi等三人因其在量子点的发现与合成方面的贡献获得殊荣。
而三人之一的Moungi G. Bawendi，来自美国麻省理工学院，是一位真正的钙钛矿太阳能电池专家：
- 2019年2月，其研发的钙钛矿太阳能电池效率经NREL认证达到24.2%，成为钙钛矿太阳能电池第10个效率记录点；
- 2019年9月，其研发的钙钛矿太阳能电池效率经NREL认证达到25.2%，成为钙钛矿太阳能电池第11个效率记录点；
- 2021年2月，Moungi G. Bawendi团队与韩国化学技术研究所(KRICT) Jangwon Seo&Seong Sik Shin研究团队于Nature刊发通过载流子管理改善钙钛矿太阳能电池性能的研究成果。
尽管科学家们对量子点的研究已经有40多年，但这一奖项来得不算太迟，因为“量子点”这一神奇材料的制造，正在跟21世纪科技大潮结合，与其他新兴技术和新材料结合，使其应用潜力正逐渐被科学家深度挖掘。比如在柔性电子、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信方面，都可做出贡献。
量子点作为一股改变未来科技的力量正开始发挥更大作用。
量子点
量子点通常指直径小于10纳米的半导体纳米晶，是当今纳米技术中的重要工具，已作为OLED后的第三代液晶屏材料商业化应用于计算机和电视屏幕领域，生物化学家和医生则将其作为荧光燃料用于细胞和器官图的绘制。诺奖委员会在通告中表示，量子点的合成技术正为人类带来最大的福祉，其潜力还远未被完全挖掘。根据相关研究，量子点应用场景广泛，未来有望大规模应用于柔性电子产品、加密量子通信等前沿领域，其中，也包括了近年来备受关注的光伏电池。
理论上，量子点有将光伏电池光电转效率极值提高一倍的潜力。
在光伏发电过程中，利用电池将太阳的光能转化为电能是核心环节，光电转换效率也是目前光伏产业技术迭代、降本增效的关键所在。但光电转换效率一度面临一个理论上的天花板，即1961年由William Shockley和Hans Queisser计算得出的33.7%的单结电池理论极限值，该数值也被称Shockley-Queisser极限（S-Q极限）。
随着能源转型、光伏产业的快速发展，科学家、产业界都不断向这一极限发起冲击，提出了多节光伏电池、热载流子光伏电池等突破S-Q极限的解决方案，其中就包含量子点光伏电池，而得益于显著的量子限域效应、选择性光谱吸收性等特质，量子点光伏电池被不少研究者认为具有更大的潜力和可行性。
早在1997年，西班牙马德里大学的研究团队就曾计算出量子点光伏电池理论上的光电转换效率上限可达63%；2011年，东京大学纳米量子信息电子研究机构主任荒川泰彦的研究将这一数字提高到了75%，高出S-Q极限一倍以上。
具体来说，根据大连交通大学材料科学与工程学院教授薛钰芝的相关研究，量子点作为光伏电池材料的优势主要有三点：
一是能显著增大对太阳光的吸收系数。由于量子限域效应，量子点的能隙会随粒径变小而增大，这一特质让其能够吸收宽光谱的太阳光，吸收系数远高于传统的单结电池。
二是通过带间跃迁提高导电性能。量子点的带间跃迁（即晶体中的电子受激发从价带跃迁到导带的过程）增加了光子转化为载流子（即承载电荷的、能够自由移动以形成电流的物质粒子）的动能，产生更多的电子-空穴对（Electron-hole pair），增强导电性能。
三是通过量子隧道效应刺激载流子的输运，从而提高转换效率。光电转换与电子的输运特性密切相关，而量子点在尺寸与密度可控的情况下，能够形成量子隧道效应，有利于载流子的输运。
虽尚未步入产业化阶段，但业界关注度正逐渐升温。
量子点光伏电池
目前，市场主流的第二代p型光伏电池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型光伏电池目前量产效率普遍在24.5%-25%之间，虽然三大技术路线之争还尚在进行时，但按照晶科能源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。
而量子点的巨电导，可变化的带隙，可变化的光谱吸收性等特性，可使得量子点太阳能电池可大大提高光电转化率，与目前的多晶硅太阳能电池相比，生产能耗可减少20%，光电效率可增加50%至1倍以上，并降低昂贵的材料费用。
比如量子点增强TOPCon电池，该电池是在量子点增强硅基底上制备的topcon电池，可以提高电池的光电转换效率和量子效率。量子点增强TOPCon电池的效率可达到26.7%以上。
再比如，量子点跟钙钛矿相结合，有望替代传统硅晶太阳能。
钙钛矿是一种具有独特晶体结构的材料，使其能够高效吸收光、并将其转化为电能。通过将钙钛矿材料与量子点相结合，研究人员已经能够制造出比单独使用量子点效率更高的太阳能电池。
这些混合钙钛矿-量子点太阳能电池，有可能在未来的若干年内，通过更高的效率、更低的成本，实现对传统晶硅太阳能电池的替代，并彻底改变太阳能行业。
除了具有提高太阳能电池转化效率的巨大潜力外，量子点还能够为太阳能收集提供其它方面的优势。比如，它们的小尺寸和可调特性，使它们非常适合用于灵活轻便的太阳能电池板。这些太阳能电池板可以很容易地集成到从可穿戴电子产品、到建筑一体化光伏的广泛应用之中。
此外，量子点在生产方面，可以使用低成本和可扩展的基于溶液的方法进行合成，从而使其成为可供大规模生产太阳能电池的有吸引力的选择。
