Hva er kvantepunkt solceller?

Kvanteprikk -solceller er solceller bygd på et nettverk av krystaller produsert i nanometerskalaen som har potensial til å utkonkurrere konvensjonelle solcelleteknologier på grunn av en grunnleggende begrensning av hvordan solceller fanger sollys. En standard solcelle er bygd på et lag med materiale som er mest effektivt til å fange ett bestemt bånd eller bølgelengde av lys. Kvanteprikkene i kvanteprikk -solceller kan imidlertid opprettes for å fange opp flere lysbånd ved å variere deres størrelse og kjemiske sminke i produksjonsprosessen. Dette gjør en rekke forskjellige typer kvanteprikker på ett lag med underlag som potensielt kan fange et bredt spekter av lysbølgelengder, noe som gjør dem mye mer effektive og økonomiske å produsere enn standard solceller.

Den tekniske grensen for å konvertere sollys til elektrisk energi med et solcellemateriale som består av en tYPE av kjemisk struktur er teoretisk sett maksimalt 31%. Kommersielle solceller fra og med 2011 har imidlertid bare et praktisk effektivitetsnivå på 15% til 17% på sitt maksimale nivå. Forskning har vært i gang i flere tiår for å finne forbedringer av solcelleteknologi fra flere utsiktspunkter, for eksempel å redusere utgiftene til fotovoltaisk materiale basert på svært rent silisium ved å erstatte fleksible polymer og metalliske underlag. Solcelleforskning har også fokusert på å fange opp et bredere båndgapsområde, begge ved å stable forskjellige lag med solcellematerialer eller ingeniørvirksomhets unike krystaller, kjent som kvanteprikker, på ett solcellelag. Alle tilnærmingene har sine ulemper, og kvanteprikk -solceller prøver også å benytte seg av fordelene der det er mulig.

Den nye teknologien til kvantepunkt solceller er bygget på fysikken og kjemien til kvanteprikkene selv, men inkluderer også prinsippet om en flerlags solcelle, og evnenFor å inkorporere disse komponentene i et lettere produsert, potensielt fleksibelt underlag. Ideelt sett er teknologien rettet mot å produsere det som kalles en solcelle i fullspektret, i stand til å fange opp opptil 85% av strålende, synlig lys og konvertere den til strøm, i tillegg til å fange litt lys i de infrarøde og ultrafiolette båndene. Energiutganger for slike solceller har nådd 42% effektivitet i laboratoriet fra og med 2011, og nåværende innsats innebærer å finne praktiske, kostnadseffektive kjemiske strukturer for slik teknologi slik at den kan produseres masse.

Tilnærminger til neste generasjons solceller har fokusert på den tre båndgap eller multi-junksjonsmodellen, der forskjellige lag med halvledende legeringer av gallium-arsenide-nitrat er sammenkoblet. En annen kjemisk sammensetning med flere veikanter har brukt en sink-manganesisk-tellurium-legering og kvanteprikk-solceller blir også laget av kadmiumsulfid på et titandioksydsubstrat som er belagt med orgaNIC -molekyler for å koble sammen metallunderlaget og kvanteprikkene. Andre variasjoner på de tre båndgaplagene inkluderer forskning ved bruk av indium-gallium-fosfid, indium-gallium-arsenid og germanium. Mange kjemiske kombinasjoner ser ut til å fungere, og størrelsen på molekylene som brukes i prosessen, for eksempel det organiske sammenkoblingslaget, ser ut til å ha mer direkte innvirkning på effektiviteten til kvantepunkt solceller for å fange opp et bredt spekter av lys enn selve kjemien til materialene selv. Lagene i en solcelle med flere sammenheng må imidlertid, inkludert kvanteprikkene selv, ofte være mindre enn to nanometer tykke, noe som krever et ekstremt fint nivå av presisjon for å produsere som bare mikrochip-fabs som gjør at datamaskinprosessorer og minne er i stand til i masseskala.

Målet med Quantum Dot Solar Cells Research er å gjøre solceller både mer effektive og rimeligere å produsere. Ideelt sett vil de bli bygget på fleksibel POlymermaterialer slik at de kan males på bygninger eller brukes som belegg for bærbar elektronikk. De ville da også være i stand til å bli vevet inn i syntetiske stoffer for klær og møbeltrekk i biler. Dette vil gi solcelleteknologi utbredte applikasjoner i elektrisk generasjon som kan supplere eller erstatte behovet for bruk av fossilt brensel for mange vanlige forbrukerbehov, inkludert klimakontroll, telekommunikasjon, transport og belysning. Slike solceller er blitt opprettet i laboratoriet i USA, Canada, Japan og andre nasjoner, og det første selskapet som finner en metode for billig masseproduksjon av teknologien vil sannsynligvis fange et verdensmarked for det i enestående skala.