10月4日，2023年诺贝尔化学奖揭晓，美籍法国-突尼斯裔化学家Moungi Bawendi，美国化学家Louis Brus和俄罗斯物理学家Alexei Ekimov因“发现和合成量子点” 获得殊荣。量子点材料作为纳米科技结出一颗饱满的果实，正在跟21世纪科技大潮结合，不仅能在柔性电子、微型传感器、更薄的太阳能光伏电池和加密量子通信方面做出贡献，还具备改变未来科技的力量。

三位获奖科学家之一的Moungi G. Bawendi，是一位钙钛矿太阳电池领域专家。事实上，钙钛矿材料制备而成的量子点在光伏领域也有不俗的效用，越来越受到行业的重视。

量子点，又称半导体纳米晶，是由数百或数千原子组成、尺寸一般小于20纳米的半导体晶体颗粒，是当今纳米技术中的重要工具。目前已作为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探针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。

半导体材料一般是由具有重复单元结构的晶体组成，由于量子点的尺寸进入纳米尺度，半导体纳米晶体内部重复单元的数目有限，导致材料的电子结构发生很大的变化。Brus和Ekimov等人将这一尺寸相关的现象描述为量子限域效应：量子点的电子结构由本体材料（宏观晶体）的连续能带变为分立的能级，带隙随着晶体尺寸的变小逐渐增大。同时，由于量子点的尺寸通常小于激子（电子-空穴对）玻尔半径，光激发产生的激子被牢牢束缚在每颗量子点中，从而实现高效率的辐射复合。以目前研究最广泛的硒化镉(CdSe)量子点为例，其本体硒化镉为黑色粉末，通常并没有荧光效应；而溶液合成的硒化镉量子点，可以通过尺寸改变，实现由蓝光到红光的多种颜色发光。

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

经过基础研究的不懈探索，量子点相关的理论研究逐步形成体系，量子点合成化学也蓬勃发展，高质量的量子点从II-IV族CdSe量子点逐步扩大到其它种类半导体化合物，如PbS量子点、InP量子点、CuInS2量子点等。随着学术研究的不断推进，很多重要的前沿技术迎来了新的发展机遇。例如，量子点高效稳定的发光特性，使其成为一类经典的荧光标记材料，在生物检测和医学成像领域，被广泛应用于科学研究和体外检测中，推动了成像和检测技术的发展。另一方面，量子点具有窄发射和发光色彩可调的特性，使其成为显示领域的新一代发光材料体系。同时，量子点在光伏电池、探测成像、光催化、量子光源等领域的应用也有着长足的发展。

2015年，钙钛矿量子点出现。作为新型的合成半导体材料，钙钛矿具有极其优异的光电特性，在光伏、显示、照明、光电探测器等领域有巨大的应用前景。极电光能研发团队围绕“钙钛矿”这一奇异的光电材料，致力于光伏电池及组件、发光量子点以及前驱体材料的产业化技术开发。

相比传统CdSe和InP量子点，钙钛矿量子点光学性能更为优异，低毒环保且合成方法简单，具有广阔的应用前景，目前在光伏、显示领域都得到了初步的商业化应用。

除了以上应用方向，钙钛矿量子点在X射线成像、微型光谱仪、光学传感器等领域也开始崭露头角，同时还有望在农用补光、健康照明中得到应用。

虽然钙钛矿材料在光伏和光电领域中的应用形式有所不同，前者是光转电，后者是电转光或光转光，在材料组成和形态上存在差别，但对于材料性能优异、结构稳定的要求是一致的，因此两者在效率提升和稳定性提升方面的工作可互为借鉴，互相启发。伴随着极电光能在钙钛矿太阳电池技术产业化方向上的不断突破，量子点技术也将打开新的局面，为光伏效率进一步提升发挥作用。

极电光能预计在2024年实现钙钛矿单结组件的GW级量产，在产业化方面处于行业领先，未来将持续推动钙钛矿在光伏、光电产业化方向上的发展，坚持用产业化的眼光进行全面布局，深度挖掘钙钛矿材料在光伏领域的巨大潜力，为全球能源绿色发展赋能。