Vad är kvantpricksolceller?
kvantpricksolceller är solceller byggda på ett nätverk av kristaller tillverkade i nanometerskalan som har potential att överträffa konventionella solcellsteknologier på grund av en grundläggande begränsning av hur solceller fångar solljus. En standard solcell byggs på ett lager av material som är mest effektivt att fånga ett speciellt band eller våglängd av ljus. Kvantprickarna i kvantpricksolceller kan emellertid skapas för att fånga flera ljusband genom att variera deras storlek och kemisk smink i tillverkningsprocessen. Detta gör en mängd olika typer av kvantprickar på ett lager av substrat som potentiellt kan fånga ett brett utbud av ljusvåglängder, vilket gör dem mycket effektivare och ekonomiska att producera än standard solceller.
Den tekniska gränsen för att konvertera solljus till elektrisk energi med ett solcellsmaterial som består av en TYPE av kemisk struktur är teoretiskt högst 31%. Kommersiella solceller från och med 2011 har emellertid endast en praktisk effektivitetsnivå på 15% till 17% på sin maximala nivå. Forskning har pågått i årtionden för att hitta förbättringar av solcellstekniken från flera utsiktspunkter, såsom att minska kostnaden för fotovoltaiskt material baserat på mycket purkisel genom att ersätta flexibel polymer och metalliska substrat. Solcellforskning har också fokuserat på att fånga ett bredare bandgapområde, både genom att stapla olika lager av solcellsmaterial eller konstruktion unika kristaller, kända som kvantprickar, på ett solcellskikt. Alla tillvägagångssätt har sina nackdelar, och kvantpricksolceller försöker också använda sina fördelar där det är möjligt.
Den framväxande tekniken för kvantpricksolceller byggs på själva fysiken och kemin för kvantprickarna, men inkluderar också principen för en flerskikts solcell och förmåganatt integrera dessa komponenter i ett lättare tillverkat, potentiellt flexibelt substrat. Helst är tekniken inriktad på att producera det som kallas en fullspektrum solcell, som kan fånga upp till 85% strålande, synligt ljus och konvertera det till elektricitet, samt fånga lite ljus i de infraröda och ultravioletta band. Energiproduktioner för sådana solceller har nått 42% effektivitet i laboratoriet från och med 2011, och nuvarande ansträngningar innebär att hitta praktiska, kostnadseffektiva kemiska strukturer för sådan teknik så att den kan massproduceras.
Tillvägagångssätt till nästa generations solceller har fokuserat på tre bandgap eller flera korsningsmodell, där olika lager av halvledande legeringar av gallium-arsenid-nitrat är sammankopplade. En annan kemisk sammansättning av flera korsningar har använt en zink-mankanesisk-telluriumlegering och kvantpricksolceller tillverkas också av kadmiumsulfid på ett titandioxidunderlag som är belagt med orgaNIC -molekyler för att sammankoppla metallsubstratet och kvantprickarna. Andra variationer på de tre bandgapskikten inkluderar forskning med indium-gallium-fosfid, indium-gallium-arsenid och germanium. Många kemiska kombinationer verkar fungera, och storleken på de molekyler som används i processen, såsom det organiska sammankopplingsskiktet, verkar ha mer av en direkt inverkan på effektiviteten hos kvantpricksolceller för att fånga ett brett spektrum av ljus än den faktiska kemin i själva materialen. Skikten i en solcell med flera korsningar, inklusive själva kvantprickarna, måste ofta vara mindre än två nanometrar tjocka, vilket kräver en extremt fin precision för att producera den endast mikrochip-fabelfaciliteter som gör datorprocessorer och minne kan i en massskala.
Målet med kvant DOT -solceller Forskning är att göra solceller både mer effektiva och billigare att tillverka. Helst kommer de att byggas på flexibel Polymermaterial så att de kan målas på byggnader eller användas som en beläggning för bärbar elektronik. De skulle då också kunna vävas till syntetiska tyger för kläder och klädsel i bilar. Detta skulle ge solcellsteknologi utbredda applikationer i elektrisk generation som kan komplettera eller ersätta behovet av fossil bränsleanvändning för många gemensamma konsumentbehov inklusive klimatkontroll, telekommunikation, transport och belysning. Sådana solceller har skapats i laboratoriet i USA, Kanada, Japan och andra nationer, och det första företaget som hittar en metod för billig massproduktion av tekniken kommer sannolikt att fånga en världsmarknad för den i enastående skala.