Was sind Quantenpunkt -Solarzellen?

Quantenpunkt -Solarzellen sind Solarzellen, die auf einem Netzwerk von Kristallen basieren, die auf der Nanometer -Skala hergestellt werden und die konventionellen Solarzellentechnologien aufgrund einer grundlegenden Einschränkung der Art und Weise, wie Solarzellen Sonnenlicht erfassen, übertreffen.Eine Standard -Solarzelle basiert auf einer Materialschicht, die am effizientesten eine bestimmte Bande oder Wellenlänge des Lichts erfasst.Die Quantenpunkte in Quantenpunkt -Solarzellen können jedoch erstellt werden, um mehrere Lichtbanden zu erfassen, indem sie ihre Größe und ihre chemische Make -up im Herstellungsprozess variieren.Dies macht eine Reihe verschiedener Arten von Quantenpunkten auf einer Substratschicht, die möglicherweise in der Lage ist, eine Vielzahl von Lichtwellenlängen zu erfassen, was sie viel effizienter und wirtschaftlicher macht als Standard -Solarzellen.Energie mit einem Solarzellenmaterial aus einer Art chemischer Struktur ist theoretisch maximal 31%.Kommerzielle Solarzellen im Jahr 2011 haben jedoch nur ein praktisches Effizienzniveau von 15 bis 17% bei ihrem maximalen Niveau.Untersuchungen sind seit Jahrzehnten im Gange, um Verbesserungen der Solarzellentechnologie aus mehreren Sichtpunkten zu finden, z.Die Solarzellenforschung konzentrierte sich auch auf die Erfassung eines breiteren Lichtspaltungsbereichs von Licht, sowohl durch Stapel verschiedener Schichten von Solarzellenmaterialien oder technischen einzigartigen Kristallen, die als Quantenpunkte bezeichnet werden, auf einer Solarzellenschicht.Alle Ansätze haben ihre Nachteile, und Quantenpunkt -Solarzellen versuchen auch, ihre Vorteile soweit möglich zu nutzen.

Die aufkommende Technologie von Quantenpunkt -Solarzellen basiert auf der Physik und Chemie der Quantenpunkte selbst, umfasst aber auch auchDas Prinzip einer mehrschichtigen Sonnenzelle und die Fähigkeit, diese Komponenten in ein leichter hergestellter, potenziell flexibler Substrat einzubeziehen.Im Idealfall zielt die Technologie darauf ab, eine sogenannte Vollspektrum-Solarzelle zu produzieren, die bis zu 85% des strahlenden, sichtbaren Lichts erfassen und in Elektrizität umwandelt und etwas Licht in den Infrarot- und Ultraviolett-Bändern erfasst.Die Energieausgaben für solche Solarzellen haben im Labor seit 2011 42% Effizienz erreicht, und die aktuellen Anstrengungen beinhalten die Suche nach praktischen, kostengünstigen chemischen Strukturen für solche Technologien, damit sie in Massen erzeugt werden kann.

Ansätze für Solarzellen der nächsten Generation habenKonzentriert sich auf das Drei-Band-Lücken- oder Multi-Junction-Modell, bei dem verschiedene Schichten von halbleitenden Legierungen von Gallium-Arsenid-Nitrat miteinander verbunden sind.Eine andere chemische Zusammensetzung mit mehreren Geschworenen hat eine Zink-Mangan-Tellurium-Legierung verwendet, und Quantenpunkt-Solarzellen werden ebenfalls aus Cadmiumsulfid auf einem Titandioxidsubstrat hergestellt, das mit organischen Molekülen beschichtet ist, um das Metallsubstrat und die Quantenpunkte miteinander zu verbinden.Weitere Variationen der drei Bandlückenschichten umfassen Untersuchungen unter Verwendung von Indium-Gallium-Phosphid, Indium-Gallium-Arsenid und Germanium.Viele chemische Kombinationen scheinen zu funktionieren, und die Größe der im Prozess verwendeten Moleküle, wie z. B. die organische VerbindungsschichtTatsächliche Chemie der Materialien selbst.Die Schichten in einer Multi-Junction-Solarzelle, einschließlich der Quantenpunkte selbst, müssen jedoch häufig weniger als zwei Nanometer dick sein, was ein extrem feinAuf einer Massenskala in der Lage.

Das Ziel der Quantenpunkt -Solarzellenforschung besteht darin, Solarzellen sowohl effizienter als auch kostengünstiger zu machen.Im Idealfall werden sie auf flexibles Polymerkameraden aufgebautSie können auf Gebäude gestrichen oder als Beschichtung für tragbare Elektronik verwendet werden.Sie wären dann auch in der Lage, in synthetische Stoffe für Kleidung und Polsterung in Autos verwandt zu werden.Dies würde die Solarzellentechnologie weit verbreitete Anwendungen in der elektrischen Erzeugung ermöglichen, die den Gebrauch fossiler Brennstoffe für viele häufige Verbraucherbedürfnisse, einschließlich der Klimatisierung, Telekommunikation, Transport und Beleuchtung, ergänzen oder ersetzen können.Solche Solarzellen wurden im Labor in den USA, Kanada, Japan und anderen Nationen erstellt, und das erste Unternehmen, das eine Methode zur kostengünstigen Massenproduktion der Technologie findet, wird wahrscheinlich einen Weltmarkt für eine beispiellose Skala erfassen.