O que são células solares quânticas do ponto?

As células solares do ponto quântico são células solares construídas sobre uma rede de cristais fabricados na escala de nanômetros que têm o potencial de superar as tecnologias convencionais de células solares devido a uma limitação fundamental de como as células solares capturam a luz solar. Uma célula solar padrão é construída sobre uma camada de material que é mais eficiente em capturar uma banda ou comprimento de onda em particular. Os pontos quânticos nas células solares quânticas, no entanto, podem ser criadas para capturar várias faixas de luz, variando seu tamanho e composição química no processo de fabricação. Isso torna uma variedade de tipos diferentes de pontos quânticos em uma camada de substrato potencialmente capazes de capturar uma ampla gama de comprimentos de onda de luz, tornando -os muito mais eficientes e econômicos para produzir do que as células solares padrão.

O limite técnico para converter a luz solar em energia elétrica com um material de célula solar composta por um tO YPE de estrutura química é teoricamente no máximo 31%. As células solares comerciais em 2011 têm apenas um nível de eficiência prática de 15% a 17% no seu nível máximo, no entanto. A pesquisa está em andamento há décadas para encontrar melhorias na tecnologia de células solares a partir de vários pontos de vista, como reduzir a despesa de material fotovoltaico baseado em silício de altamente pura, substituindo o polímero flexível e os substratos metálicos. A pesquisa sobre células solares também se concentrou em capturar uma gapã de luz mais ampla, ambos empilhando diferentes camadas de materiais de células solares ou engenharia de cristais únicos, conhecidos como pontos quânticos, em uma camada de células solares. Todas as abordagens têm suas desvantagens, e as células solares quânticas também tentam fazer uso de suas vantagens sempre que possível.

A tecnologia emergente das células solares quânticas é construída sobre a física e a química dos próprios pontos quânticos, mas também inclui o princípio de uma célula solar de várias camadas e a capacidadeincorporar esses componentes em um substrato potencialmente flexível e manufaturado e fabricado. Idealmente, a tecnologia tem como objetivo produzir o que é conhecido como uma célula solar de espectro total, capaz de capturar até 85% da luz radiante, visível e convertê-la em eletricidade, além de capturar alguma luz nas bandas infravermelhas e ultravioletas. As saídas de energia para essas células solares atingiram 42% de eficiência em laboratório a partir de 2011, e os esforços atuais envolvem encontrar estruturas químicas práticas e econômicas para essa tecnologia para que ela possa ser produzida em massa.

As abordagens

para as células solares da próxima geração se concentraram no modelo de três bandas ou no modelo de junção multi-junção, onde diferentes camadas de ligas semicondutoras de gálio-arsenida-nitrato são interconectadas. Outra composição química de junção multi-junção usou uma liga de zinco-canuranense e células solares quânticas do ponto quântico também estão sendo feitas de sulfeto de cádmio em um substrato de dióxido de titânio que é revestido com orgaMoléculas de NIC para interconectar o substrato metálico e os pontos quânticos. Outras variações nas três camadas de gap de banda incluem pesquisas usando fosfido de índio-gallium, índio-gallium-arseseida e germânio. Muitas combinações químicas parecem funcionar, e o tamanho das moléculas utilizadas no processo, como a camada de interconexão orgânica, parece ter um impacto mais direto na eficiência das células solares quânticas para capturar um amplo espectro de luz do que a química real dos próprios materiais. As camadas em uma célula solar de junção multi-junção, no entanto, incluindo os próprios pontos quânticos, geralmente precisam ter menos de dois nanômetros de espessura, o que requer um nível extremamente fino de precisão para produzir que apenas instalações de microchips fabuladas que tornam os processadores de computador e a memória são capazes de em uma escala de massa.

O objetivo da pesquisa de células solares quânticas é tornar as células solares mais eficientes e mais baratas de fabricar. Idealmente, eles serão construídos sobre P flexívelOs materiais Olymer para que possam ser pintados em edifícios ou usados ​​como revestimento para eletrônicos portáteis. Eles também seriam capazes de serem tecidos em tecidos sintéticos para roupas e estofados em carros. Isso daria aplicações difundidas de tecnologia de células solares em geração elétrica que poderiam complementar ou suplantar a necessidade de uso de combustível fóssil para muitas necessidades comuns do consumidor, inclusive no controle climático, telecomunicações, transporte e iluminação. Tais células solares foram criadas em laboratório nos EUA, Canadá, Japão e outras nações, e a primeira empresa a encontrar um método de produção em massa barata da tecnologia provavelmente capturará um mercado mundial por escala sem precedentes.