Kuantum nokta güneş pilleri, güneş pillerinin güneş ışığını yakalama şeklindeki temel bir sınırlama nedeniyle, nanometre ölçeğinde üretilen ve geleneksel güneş pili teknolojilerinden daha iyi performans gösterme potansiyeline sahip bir kristal ağı üzerine kurulu güneş pilleridir. Standart bir güneş pili, belirli bir bant veya dalga boyunda ışık yakalamak için en etkili malzeme katmanının üzerine inşa edilir. Bununla birlikte, kuantum nokta güneş pillerindeki kuantum noktaları, üretim sürecinde boyutlarını ve kimyasal yapılarını değiştirerek çoklu ışık bantlarını yakalamak için yaratılabilir. Bu, çok çeşitli ışık dalga boylarını yakalayabilmeleri için bir tabaka substrat tabakasında farklı türlerde kuantum noktalarının oluşmasını sağlayarak standart güneş pillerinden daha verimli ve ekonomik olmalarını sağlar.
Güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürmek için bir tür kimyasal yapıdan oluşan bir güneş pili malzemesi ile teknik sınır teorik olarak en fazla% 31'dir. Bununla birlikte, ticari güneş pilleri, 2011 itibariyle, yalnızca maksimum seviyelerinde% 15 ila% 17 pratik verimlilik seviyesine sahiptir. Esnek polimer ve metalik substratlar kullanılarak yüksek saflıkta silisyum bazlı fotovoltaik malzeme maliyetinin azaltılması gibi birkaç önemli noktadan solar hücre teknolojisinde iyileştirmeler bulmak için araştırmalar devam etmektedir. Güneş pili araştırmaları, farklı güneş pili malzemeleri katmanlarını istifleyerek veya bir güneş pili tabakası üzerinde kuantum noktaları olarak bilinen benzersiz kristalleri tasarlayarak daha geniş bir bant aralığı ışık aralığını yakalamaya odaklanmıştır. Bütün yaklaşımların dezavantajları vardır ve kuantum nokta güneş pilleri de mümkün olduğunca avantajlarından yararlanmaya çalışırlar.
Yükselen kuantum nokta güneş pilleri teknolojisi, kuantum noktalarının fiziği ve kimyası üzerine inşa edilmiştir, fakat aynı zamanda çok katmanlı bir güneş pili prensibini ve bu bileşenleri daha kolay üretilmiş, potansiyel olarak bir araya getirme kabiliyetini içerir. esnek substrat. İdeal olarak, teknoloji,% 85'e kadar parlak, görünür ışık yakalayabilen ve elektriğe dönüştürebilen ve aynı zamanda kızılötesi ve ultraviyole bantlarında bir miktar ışığı yakalayabilen, tam spektrumlu bir güneş pili olarak bilinen şeyi üretmeyi hedeflemektedir. Bu tür güneş pilleri için enerji çıktıları, 2011'den itibaren laboratuvarda% 42 verimliliğe ulaşmıştır ve mevcut çabalar, böyle bir teknoloji için seri üretilebilmesi için pratik, uygun maliyetli kimyasal yapıların bulunmasını içerir.
Gelecek nesil güneş pillerine yönelik yaklaşımlar, galyum-arsenit-nitratın farklı yarı iletken alaşımlarının birbirine bağlı olduğu üç bant boşluğuna veya çok kavşaklı modeline odaklanmıştır. Başka bir çok-kavşak kimyasal bileşimi bir çinko-manganez-tellüryum alaşımı kullanmıştır ve kuantum nokta güneş hücreleri de metal substrat ile kuantum noktalarını birbirine bağlamak için organik moleküller ile kaplanmış bir titanyum dioksit substratı üzerinde kadmiyum-sülfitten yapılmaktadır. Üç bant aralığı katmanındaki diğer varyasyonlar, indiyum-galyum-fosfid, indiyum-galyum-arsenit ve germanyum kullanılarak yapılan araştırmaları içerir. Birçok kimyasal kombinasyonun işlediği görülüyor ve organik ara bağlantı tabakası gibi süreçte kullanılan moleküllerin büyüklüğü, ışık alanından daha geniş bir ışık spektrumunu yakalamak için kuantum nokta güneş hücrelerinin etkinliği üzerinde doğrudan bir etkiye sahip görünüyor. Malzemelerin gerçek kimyası. Bununla birlikte, çok kavşaklı bir güneş hücresindeki katmanlar, kuantum noktalarını kendileri de dahil olmak üzere, genellikle iki nanometrenin altında kalın olmak zorundadır; bu, yalnızca bilgisayar işlemcilerini ve belleği yapan mikroçip fab olanaklarını üretmek için oldukça ince bir hassasiyet düzeyi gerektirir. kitle ölçeğinde yeteneğine sahip.
Kuantum nokta güneş pili araştırmalarının amacı güneş pili üretimini hem daha verimli hem de daha ucuz hale getirmektir. İdeal olarak, esnek polimer malzemeler üzerine inşa edilirler, böylece binalara boyanabilirler veya taşınabilir elektronikler için bir kaplama olarak kullanılabilirler. Daha sonra, otomobillerde giysi ve döşemeler için sentetik kumaşlara dokunabiliyorlardı. Bu, güneş hücresi teknolojisine, elektrik üretiminde, iklim kontrolü, telekomünikasyon, ulaşım ve aydınlatma dahil olmak üzere birçok genel tüketici ihtiyacında fosil yakıt kullanımına olan ihtiyacı destekleyebilecek veya takviye edebilecek yaygın uygulamalar sağlayacaktır. Bu tür güneş pilleri, ABD, Kanada, Japonya ve diğer ülkelerdeki laboratuarda yaratılmıştır ve teknolojinin ucuz seri üretim yöntemini bulan ilk şirketin, benzeri görülmemiş bir ölçekte dünya pazarını ele geçirmesi muhtemeldir.
