10月4日，2023年諾貝爾化學獎揭曉，美籍法國-突尼斯裔化學家Moungi Bawendi，美國化學家Louis Brus和俄羅斯物理學家Alexei Ekimov因“發(fā)現(xiàn)和合成量子點” 獲得殊榮。量子點材料作為納米科技結出一顆飽滿的果實，正在跟21世紀科技大潮結合，不僅能在柔性電子、微型傳感器、更薄的太陽能光伏電池和加密量子通信方面做出貢獻，還具備改變未來科技的力量。

三位獲獎科學家之一的Moungi G. Bawendi，是一位鈣鈦礦太陽電池領域專家。事實上，鈣鈦礦材料制備而成的量子點在光伏領域也有不俗的效用，越來越受到行業(yè)的重視。

量子點，又稱半導體納米晶，是由數(shù)百或數(shù)千原子組成、尺寸一般小于20納米的半導體晶體顆粒，是當今納米技術中的重要工具。目前已作為OLED后的第三代液晶屏材料商業(yè)化應用于計算機和電視屏幕領域，生物化學家和醫(yī)生則將其作為熒光探針用于細胞和器官圖的繪制。諾獎委員會在通告中表示，量子點的合成技術正為人類帶來最大的福祉，其潛力還遠未被完全挖掘。根據(jù)相關研究，量子點應用場景廣泛，未來有望大規(guī)模應用于柔性電子產品、加密量子通信等前沿領域，其中，也包括了近年來備受關注的光伏電池。

半導體材料一般是由具有重復單元結構的晶體組成，由于量子點的尺寸進入納米尺度，半導體納米晶體內部重復單元的數(shù)目有限，導致材料的電子結構發(fā)生很大的變化。Brus和Ekimov等人將這一尺寸相關的現(xiàn)象描述為量子限域效應：量子點的電子結構由本體材料（宏觀晶體）的連續(xù)能帶變?yōu)榉至⒌哪芗?，帶隙隨著晶體尺寸的變小逐漸增大。同時，由于量子點的尺寸通常小于激子（電子-空穴對）玻爾半徑，光激發(fā)產生的激子被牢牢束縛在每顆量子點中，從而實現(xiàn)高效率的輻射復合。以目前研究最廣泛的硒化鎘(CdSe)量子點為例，其本體硒化鎘為黑色粉末，通常并沒有熒光效應；而溶液合成的硒化鎘量子點，可以通過尺寸改變，實現(xiàn)由藍光到紅光的多種顏色發(fā)光。

圖源：The official website of the Nobel Prize - NobelPrize.org

經過基礎研究的不懈探索，量子點相關的理論研究逐步形成體系，量子點合成化學也蓬勃發(fā)展，高質量的量子點從II-IV族CdSe量子點逐步擴大到其它種類半導體化合物，如PbS量子點、InP量子點、CuInS2量子點等。隨著學術研究的不斷推進，很多重要的前沿技術迎來了新的發(fā)展機遇。例如，量子點高效穩(wěn)定的發(fā)光特性，使其成為一類經典的熒光標記材料，在生物檢測和醫(yī)學成像領域，被廣泛應用于科學研究和體外檢測中，推動了成像和檢測技術的發(fā)展。另一方面，量子點具有窄發(fā)射和發(fā)光色彩可調的特性，使其成為顯示領域的新一代發(fā)光材料體系。同時，量子點在光伏電池、探測成像、光催化、量子光源等領域的應用也有著長足的發(fā)展。

2015年，鈣鈦礦量子點出現(xiàn)。作為新型的合成半導體材料，鈣鈦礦具有極其優(yōu)異的光電特性，在光伏、顯示、照明、光電探測器等領域有巨大的應用前景。極電光能研發(fā)團隊圍繞“鈣鈦礦”這一奇異的光電材料，致力于光伏電池及組件、發(fā)光量子點以及前驅體材料的產業(yè)化技術開發(fā)。

相比傳統(tǒng)CdSe和InP量子點，鈣鈦礦量子點光學性能更為優(yōu)異，低毒環(huán)保且合成方法簡單，具有廣闊的應用前景，目前在光伏、顯示領域都得到了初步的商業(yè)化應用。

除了以上應用方向，鈣鈦礦量子點在X射線成像、微型光譜儀、光學傳感器等領域也開始嶄露頭角，同時還有望在農用補光、健康照明中得到應用。

雖然鈣鈦礦材料在光伏和光電領域中的應用形式有所不同，前者是光轉電，后者是電轉光或光轉光，在材料組成和形態(tài)上存在差別，但對于材料性能優(yōu)異、結構穩(wěn)定的要求是一致的，因此兩者在效率提升和穩(wěn)定性提升方面的工作可互為借鑒，互相啟發(fā)。伴隨著極電光能在鈣鈦礦太陽電池技術產業(yè)化方向上的不斷突破，量子點技術也將打開新的局面，為光伏效率進一步提升發(fā)揮作用。

極電光能預計在2024年實現(xiàn)鈣鈦礦單結組件的GW級量產，在產業(yè)化方面處于行業(yè)領先，未來將持續(xù)推動鈣鈦礦在光伏、光電產業(yè)化方向上的發(fā)展，堅持用產業(yè)化的眼光進行全面布局，深度挖掘鈣鈦礦材料在光伏領域的巨大潛力，為全球能源綠色發(fā)展賦能。