¿Qué son las células solares de punto cuántico?
Las células solares de puntos cuánticos son células solares construidas sobre una red de cristales fabricados a escala nanométrica que tienen el potencial de superar las tecnologías de células solares convencionales debido a una limitación fundamental de cómo las células solares capturan la luz solar. Una célula solar estándar se basa en una capa de material que es más eficiente para capturar una banda en particular o una longitud de onda de luz. Sin embargo, los puntos cuánticos en las células solares de punto cuántico se pueden crear para capturar múltiples bandas de luz variando su tamaño y su composición química en el proceso de fabricación. Esto hace que una variedad de diferentes tipos de puntos cuánticos en una capa de sustrato potencialmente capaz de capturar una amplia gama de longitudes de onda de luz, lo que los hace mucho más eficientes y económicos de producir que las células solares estándar.
El límite técnico para convertir la luz solar en energía eléctrica con un material de células solares compuesto por una TEl YPE de la estructura química es teóricamente un máximo del 31%. Sin embargo, las células solares comerciales a partir de 2011 solo tienen un nivel de eficiencia práctica del 15% al 17% en su nivel máximo. La investigación ha estado en marcha durante décadas para encontrar mejoras en la tecnología de las células solares desde varios puntos de vista, como reducir el gasto del material fotovoltaico basado en silicio altamente puro mediante la sustitución de polímeros flexibles y sustratos metálicos. La investigación de células solares también se ha centrado en capturar un rango de luz de brecha de banda más amplio, ambas apilando diferentes capas de materiales de células solares o ingeniería de cristales únicos, conocidos como puntos cuánticos, en una capa de células solares. Todos los enfoques tienen sus inconvenientes, y las células solares de puntos cuánticos también intentan hacer uso de sus ventajas cuando sea posible.
La tecnología emergente de las células solares de puntos cuánticos se basa en la física y la química de los puntos cuánticos en sí, pero también incluye el principio de una célula solar de varias capas y la capacidadPara incorporar estos componentes en un sustrato potencialmente flexible más fácilmente fabricado. Idealmente, la tecnología está dirigida a producir lo que se conoce como una célula solar de espectro completo, capaz de capturar hasta el 85% de la luz radiante, visible y convertirla a electricidad, así como capturar algo de luz en las bandas infrarrojas y ultravioletas. Los resultados de energía para tales células solares han alcanzado el 42% de eficiencia en el laboratorio a partir de 2011, y los esfuerzos actuales implican encontrar estructuras químicas prácticas y rentables para dicha tecnología para que pueda producirse en masa.
Los enfoquespara las células solares de próxima generación se han centrado en el modelo de brecha de banda o un modelo multibunción, donde se interconectan diferentes capas de aleaciones semiconductoras de galio-arenida-nitrato-nitrato. Otra composición química multijunción ha utilizado una aleación de zinc-manganis-tellurium y células solares de puntos cuánticos también se están haciendo de cadmio-sulfuro en un sustrato de dióxido de titanio que está recubierto con OrgaMoléculas NIC para interconectar el sustrato metálico y los puntos cuánticos. Otras variaciones en las tres capas de brecha de banda incluyen investigaciones que utilizan fosfuro de indio-galio, indio-galio-arenido y germanio. Muchas combinaciones químicas parecen funcionar, y el tamaño de las moléculas utilizadas en el proceso, como la capa de interconexión orgánica, parecen tener un impacto más directo en la eficiencia de las células solares de puntos cuánticos para capturar un amplio espectro de luz que la química real de los materiales mismos. Sin embargo, las capas en una célula solar multijunción, incluidos los puntos cuánticos en sí, a menudo tienen que tener menos de dos nanómetros de espesor, lo que requiere un nivel de precisión extremadamente fino para producir que solo las instalaciones FAB de microchip que hacen que los procesadores y la memoria sean capaces de una escala masiva.
El objetivo de la investigación de células solares de punto cuántico es hacer que las células solares sean más eficientes y menos costosas de fabricar. Idealmente, se construirán sobre P FlexibleMateriales del olímero para que puedan pintarse en edificios o usarse como recubrimiento para electrónica portátil. Entonces también serían capaces de ser tejidos en telas sintéticas para ropa y tapicería en los automóviles. Esto daría a las aplicaciones generalizadas de tecnología de células solares en generación eléctrica que podrían complementar o suplantar la necesidad de uso de combustibles fósiles para muchas necesidades comunes de los consumidores, incluidos el control climático, las telecomunicaciones, el transporte y la iluminación. Dichas células solares se han creado en el laboratorio en los EE. UU., Canadá, Japón y otras naciones, y la primera compañía en encontrar un método de producción en masa económica de la tecnología es probable que capture un mercado mundial para una escala sin precedentes.
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