Hvad er kvanteprik -solceller?
Quantum Dot Solar Celler er solceller, der er bygget på et netværk af krystaller, der er fremstillet i nanometerskalaen, der har potentialet til at overgå konventionelle solcelleteknologier på grund af en grundlæggende begrænsning af, hvordan solceller fanger sollys. En standard solcelle er bygget på et lag af materiale, der er mest effektiv til at fange et bestemt bånd eller bølgelængde af lys. Kvanteprikkerne i kvanteprik -solceller kan imidlertid oprettes for at fange flere lysbånd ved at variere deres størrelse og kemiske makeup i fremstillingsprocessen. Dette gør en række forskellige slags kvanteprikker på et lag af substrat, der potentielt er i stand til at fange en lang række lette bølgelængder, hvilket gør dem meget mere effektive og økonomiske at producere end standard solceller.
Den tekniske grænse for konvertering af sollys til elektrisk energi med et solcellemateriale bestående af en tYPE for kemisk struktur er teoretisk maksimalt 31%. Kommercielle solceller fra 2011 har kun et praktisk effektivitetsniveau på 15% til 17% på deres maksimale niveau. Forskning har været i gang i årtier for at finde forbedringer af solcelleteknologi fra flere udsigtspunkter, såsom at reducere udgifterne til fotovoltaisk materiale baseret på stærkt-rent silicium ved at substituere fleksibel polymer og metalliske underlag. Solcelleforskning har også fokuseret på at fange et bredere båndgap -serie af lys, både ved at stable forskellige lag af solcellematerialer eller tekniske unikke krystaller, kendt som kvanteprikker, på et solcellelag. Alle tilgange har deres ulemper, og kvanteprik -solceller forsøger også at gøre brug af deres fordele, hvor det er muligt.
Den nye teknologi for kvanteprik-solceller er bygget på fysik og kemi af kvantepunkterne selv, men inkluderer også princippet om en flerlags solcelle og evnenAt inkorporere disse komponenter i et lettere fremstillet, potentielt fleksibelt underlag. Ideelt set er teknologien målrettet mod at producere det, der er kendt som en fuldspektret solcelle, der er i stand til at fange op til 85% af strålende, synligt lys og konvertere det til elektricitet samt fange noget lys i de infrarøde og ultraviolette bånd. Energiudgange til sådanne solceller har nået 42% effektivitet i laboratoriet fra 2011, og den aktuelle indsats involverer at finde praktiske, omkostningseffektive kemiske strukturer for sådan teknologi, så det kan produceres masse.
Tilgange til næste generation af solceller har fokuseret på det tre båndgap eller multi-kryds-model, hvor forskellige lag af halvledende legeringer af gallium-arsenid-nitrat er sammenkoblet. En anden kemisk sammensætning med flere forbindelser har brugt en zink-manganesisk-telluriumlegering og kvanteprik-solceller er også lavet af cadmium-sulfid på et titandioxidunderlag, der er belagt med orgaNIC -molekyler til sammenkobling af metallsubstratet og kvantepunkterne. Andre variationer på de tre båndgaplag inkluderer forskning ved anvendelse af indium-gallium-phosphid, indium-gallium-arsenid og germanium. Mange kemiske kombinationer ser ud til at fungere, og størrelsen på de molekyler, der er anvendt i processen, såsom det organiske sammenkoblingslag, ser ud til at have mere en direkte indflydelse på effektiviteten af kvanteprik -solceller til at fange et bredt spektrum af lys end den faktiske kemi af materialerne selv. Lagene i en multi-kryds solcelle, dog, inklusive kvantepunkterne selv, skal ofte være mindre end to nanometre tykke, hvilket kræver et ekstremt fint præcisionsniveau for at producere, at kun mikrochip FAB-faciliteter, der gør computerprocessorer og hukommelse, er i stand til i masseskala.
Målet med kvanteprik -solcellerforskning er at gøre solceller både mere effektive og billigere at fremstille. Ideelt set vil de blive bygget på fleksibel pOlymermaterialer, så de kan males på bygninger eller bruges som belægning til bærbar elektronik. De ville derefter også være i stand til at blive vævet til syntetiske stoffer til tøj og polstring i biler. Dette ville give solcelleteknologi udbredte anvendelser i elektrisk produktion, der kan supplere eller erstatte behovet for brug af fossilt brændstof til mange almindelige forbrugerbehov, herunder i klimakontrol, telekommunikation, transport og belysning. Sådanne solceller er oprettet i laboratoriet i USA, Canada, Japan og andre nationer, og det første firma, der finder en metode til billig masseproduktion af teknologien, vil sandsynligvis fange et verdensmarked for det i en hidtil uset skala.