Co to są komórki słoneczne kwantowe?

Kwantowe ogniwa słoneczne są ogniwami słonecznymi zbudowanymi na sieci kryształów wytwarzanych w skali nanometru, które mogą przewyższyć konwencjonalne technologie ogniw słonecznych ze względu na podstawowe ograniczenie, w jaki sposób ogniwa słoneczne wychwytują światło słoneczne.Standardowe ogniwo słoneczne opiera się na warstwie materiału, która jest najbardziej wydajna w rejestrowaniu jednego konkretnego pasma lub długości fali światła.Kapa kwantowa w ogniwach słonecznych kwantowych można jednak utworzyć w celu przechwytywania wielu pasm światła poprzez zmianę ich wielkości i makijażu chemicznego w procesie produkcyjnym.To sprawia, że szereg różnych rodzajów kropek kwantowych na jednej warstwie podłoża potencjalnie jest w stanie uchwycić szeroki zakres długości fali światła, co czyni je znacznie bardziej wydajnymi i ekonomicznymi niż standardowe ogniwa słoneczne.

Techniczne limit przekształcenia światła słonecznego na elektryczneEnergia z materiałem ogniw słonecznych złożonych z jednego rodzaju struktury chemicznej jest teoretycznie maksymalnie 31%.Komercyjne ogniwa słoneczne od 2011 r. Mają jednak tylko praktyczny poziom wydajności od 15% do 17% na swoim maksymalnym poziomie.Od dziesięcioleci trwają badania w celu znalezienia ulepszeń technologii ogniw słonecznych z kilku punktów obserwacyjnych, takich jak zmniejszenie kosztu materiału fotowoltaicznego opartego na wysoce krzemowej silikonie poprzez zastąpienie elastycznego polimeru i substratów metalicznych.Badania ogniw słonecznych skupiły się również na przechwytywaniu szerszego zakresu światła, zarówno poprzez układanie różnych warstw materiałów ogniw słonecznych, jak i inżynierii unikalnych kryształów, zwanych kropkami kwantowymi, na jednej warstwie ogniwa słonecznego.Wszystkie podejścia mają swoje wady, a kwantowe ogniwa słoneczne DOT również próbują wykorzystać swoje zalety w miarę możliwości.

Pojawiająca się technologia ogniw słonecznych kwantowych jest zbudowana na fizyce i chemii samych kropek kwantowych, ale obejmuje równieżZasada wielowarstwowego ogniwa słonecznego oraz zdolność do włączenia tych składników do łatwiejszego, potencjalnie elastycznego podłoża.Idealnie, technologia jest ukierunkowana na wytwarzanie tak zwanego ogniwa słonecznego o pełnym spektrum, zdolnym do przechwytywania do 85% promieniowania, światła widzialnego i przekształcania go w elektryczność, a także przechwytywanie oświetlenia w pasmach podczerwieni i ultrafioletowych.Wyjścia energii dla takich ogniw słonecznych osiągnęły 42% wydajność w laboratorium od 2011 r., A obecne wysiłki obejmują znalezienie praktycznych, opłacalnych struktur chemicznych dla takiej technologii, aby można je było wytwarzać.

Podejścia do ogniw słonecznych nowej generacji mająSkoncentrowane na trzech pasmach lub modelu wielokrotnego działania, w którym różne warstwy stopów półprzewodnikowych galu-arasenid-azotanu są powiązane.Kolejna wielofunkcyjna skład chemiczna zastosowano stopę słoneczną z cynku-mangańską i kwantową kropką, wykonuje się również z podłoża dwutlenku tytanu, który jest powleczony cząsteczkami organicznymi w celu połączenia podłoża metalowego i kropek kwantowych.Inne odmiany trzech warstw szczeliny pasma obejmują badania z wykorzystaniem indium-gallium-fosforid, indium-galum-arsenid i germanu.Wydaje się, że wiele kombinacji chemicznych działa, a wielkość cząsteczek stosowanych w tym procesie, takich jak organiczna warstwa międzykonnect, wydaje się mieć większy bezpośredni wpływ na wydajność ogniw słonecznych kwantowych, aby uchwycić szerokie spektrum światła niż światło niżfaktyczna chemia samych materiałów.Jednak warstwy w ogniwie słonecznym wielofunkcyjnym, w tym same kropki kwantowe, często muszą mieć mniej niż dwa nanometry, co wymaga wyjątkowo dobrego poziomu precyzji, aby wytworzyć tylko urządzenia Fab, które wytwarzają procesory komputerowe i pamięć sązdolne do masy.Idealnie, zostaną zbudowane na elastycznym partnerze polimerowymRial, aby można je było pomalować na budynkach lub używać jako powłoka do przenośnej elektroniki.Byłyby również zdolne do tkania w syntetyczne tkaniny do odzieży i tapicerki w samochodach.Dałoby to szerokie zastosowania technologii ogniw słonecznych w wytwarzaniu elektrycznym, które mogłyby uzupełnić lub zastąpić potrzebę zużycia paliw kopalnych w wielu powszechnych potrzebach konsumentów, w tym w zakresie kontroli klimatu, telekomunikacji, transportu i oświetlenia.Takie ogniwa słoneczne zostały utworzone w laboratorium w USA, Kanadzie, Japonii i innych narodach, a pierwsza firma, która znalazła metodę niedrogiej masowej produkcji tej technologii, prawdopodobnie uchwyci światowy rynek w niespotykanej skali.