Mik a kvantum pont napelemek?

A kvantumpont -napelemek olyan napelemek, amelyek a nanométer skálán gyártott kristályok hálózatán épülnek, amelyek képesek felülmúlni a hagyományos napelemes technológiákat, mivel a napelemek rögzítik a napfényt.Egy standard napelem egy olyan anyagrétegre épül, amely a leghatékonyabb egy adott sáv vagy a fényhosszon.A kvantumpont -napelemek kvantumpontjai azonban létrehozhatók, hogy több fénysávot rögzítsenek méretük és kémiai smink megváltoztatásával a gyártási folyamat során.Ez sokféle kvantumpontot eredményez egy szubsztrátrétegen, amely képes a fényhullámhosszok széles skáláját megragadni, így sokkal hatékonyabb és gazdaságosabbá válik, mint a szokásos napelemek.A kémiai szerkezetből álló napelemes anyaggal rendelkező energia elméletileg legfeljebb 31%.A kereskedelmi napelemek 2011 -ben csak gyakorlati hatékonysági szintje 15–17%, maximális szintjükön.A kutatás évtizedek óta folyik a napelemek technológiájának javítása érdekében, több szempontból, például a fotovoltaikus anyagok költségeinek csökkentése a nagy tiszta szilikonon alapuló rugalmas polimer és fém szubsztrátok helyettesítésével.A napelemek kutatása arra is összpontosított, hogy egy szélesebb sávrés -tartományt rögzítsen, mindkettő különféle napelemek rétegeit vagy a kvantum pontok néven ismert egyedi kristályok tervezésével egy napelemes sejtrétegre rakva.Az összes megközelítésnek vannak hátrányai, és a kvantumpont -napelemek is megpróbálják felhasználni előnyeiket, ahol lehetséges.A többrétegű napelem elve és az a képesség, hogy ezeket az összetevőket beépítsük egy könnyebben gyártott, potenciálisan rugalmas szubsztrátba.Ideális esetben a technológia célja az úgynevezett teljes spektrumú napelem előállítása, amely akár 85% sugárzási, látható fényt képes rögzíteni, és elektromos áramra konvertálhatja, valamint néhány fényt az infravörös és ultraibolya sávokban.Az ilyen napelemek energiatermelései a laboratóriumban 2011-től 42% -os hatékonyságot értek el, és a jelenlegi erőfeszítések magukban foglalják az ilyen technológiákhoz szükséges gyakorlati, költséghatékony kémiai szerkezetek megtalálását, hogy ez tömegtermelhető legyen.

A következő generációs napelemek megközelítései vannakA három sávrésre vagy a többszörös junkciós modellre összpontosítva, ahol a gallium-arsenid-nitrát félvezető ötvözeteinek különböző rétegei összekapcsolódnak.Egy másik multi-junkciós kémiai összetétel cink-mangasz-tellurium ötvözetet használt, és a kvantum pont-napelemeket kadmium-szulfidból is készítik egy titán-dioxid-szubsztráton, amelyet szerves molekulákkal borítanak a fémszubsztrát és a kvantum pontok összekapcsolására.A három sávréteg-réteg további variációi között szerepel az indium-galium-foszfid, az indium-galium-arsenid és a germánium alkalmazásának kutatása.Számos kémiai kombináció működik, és a folyamatban alkalmazott molekulák méretének, például a szerves összekapcsolási rétegnek, úgy tűnik, hogy a kvantumpont -napelemek hatékonyságára irányulnak, hogy a fény széles spektrumát rögzítsék, mint aMaguk az anyagok tényleges kémiája.A multi-junkciós napelemrétegeknek azonban, beleértve maguknak a kvantumpontokat is, gyakran kevesebbnek kell lenniük, mint két nanométer vastag, ami rendkívül finom pontosságot igényel, hogy csak a számítógépes processzorokat és memóriát gyártó mikrochip FAB létesítményeket állítsanak előTömeges skálán képes.Ideális esetben a rugalmas polimer társra épülnekRials, hogy azok épületekre festhessék őket, vagy hordozható elektronika bevonásaként használhatók.Ezután képesek lennének szintetikus szövetekbe szövni a ruházat és az autók kárpitozása érdekében.Ez a napelemes cellás technológiát széles körben elterjedt lenne az elektromos generációban, amely kiegészítheti vagy kiszoríthatja a fosszilis tüzelőanyagok használatának szükségességét számos általános fogyasztói igény számára, ideértve az éghajlat -ellenőrzést, a telekommunikációt, a szállítást és a világítást.Ilyen napelemeket hoztak létre az Egyesült Államok, Kanada, Japán és más nemzetek laboratóriumában, és az első olyan társaság, amely a technológia olcsó tömegtermelésének módszerét találta meg, valószínűleg példátlan léptékű világpiacot fog rögzíteni.