Tế bào mặt trời chấm lượng tử là gì?

Tế bào mặt trời chấm lượng tử là pin mặt trời được xây dựng dựa trên một mạng lưới các tinh thể được sản xuất ở quy mô nanomet có khả năng vượt trội so với các công nghệ tế bào mặt trời thông thường do giới hạn cơ bản về cách pin mặt trời thu được ánh sáng mặt trời.Một pin mặt trời tiêu chuẩn được xây dựng trên một lớp vật liệu hiệu quả nhất trong việc chụp một dải hoặc bước sóng cụ thể của ánh sáng.Tuy nhiên, các chấm lượng tử trong pin mặt trời chấm lượng tử có thể được tạo ra để thu được nhiều dải ánh sáng bằng cách thay đổi kích thước và trang điểm hóa học của chúng trong quy trình sản xuất.Điều này tạo ra một loạt các loại chấm lượng tử khác nhau trên một lớp chất nền có khả năng nắm bắt được một loạt các bước sóng ánh sáng, làm cho chúng hiệu quả và kinh tế hơn nhiều so với pin mặt trời tiêu chuẩn.Năng lượng với vật liệu pin mặt trời được tạo thành từ một loại cấu trúc hóa học là về mặt lý thuyết tối đa là 31%.Tuy nhiên, pin mặt trời thương mại vào năm 2011 chỉ có mức hiệu quả thực tế từ 15% đến 17% ở mức tối đa của chúng.Nghiên cứu đã được tiến hành trong nhiều thập kỷ để tìm ra những cải tiến đối với công nghệ pin mặt trời từ một số điểm thuận lợi, chẳng hạn như giảm chi phí của vật liệu quang điện dựa trên silicon có độ mịn cao bằng cách thay thế chất nền polymer và kim loại linh hoạt.Nghiên cứu pin mặt trời cũng tập trung vào việc chụp một dải ánh sáng rộng hơn, bằng cách xếp các lớp vật liệu pin mặt trời khác nhau hoặc các tinh thể độc đáo kỹ thuật, được gọi là chấm lượng tử, trên một lớp pin mặt trời.Tất cả các phương pháp đều có nhược điểm của chúng, và pin mặt trời chấm lượng tử cũng cố gắng sử dụng các lợi thế của chúng nếu có thể.Nguyên tắc của pin mặt trời nhiều lớp và khả năng kết hợp các thành phần này vào chất nền dễ sản xuất dễ dàng hơn, có khả năng linh hoạt hơn.Lý tưởng nhất, công nghệ đang nhắm mục tiêu sản xuất những gì được gọi là pin mặt trời toàn phổ, có khả năng thu được tới 85% ánh sáng rạng rỡ, có thể nhìn thấy và chuyển đổi nó thành điện, cũng như chụp một số ánh sáng trong các dải hồng ngoại và cực tím.Sản lượng năng lượng cho pin mặt trời như vậy đã đạt hiệu quả 42% trong phòng thí nghiệm vào năm 2011, và những nỗ lực hiện tại liên quan đến việc tìm kiếm các cấu trúc hóa học hiệu quả, thực tế cho công nghệ như vậy để có thể được sản xuất hàng loạt.Tập trung vào khoảng cách ba dải hoặc mô hình đa trục trễ, trong đó các lớp hợp kim bán dẫn khác nhau của gallium-arsenide-nitrate được kết nối với nhau.Một thành phần hóa học đa ngã ba khác đã sử dụng hợp kim kẽm-Manganese-tellurium và tế bào mặt trời chấm lượng tử cũng được làm từ cadmium-sulfide trên chất nền dioxide titan được phủ các phân tử hữu cơ để kết nối chất nền kim loại và các chấm lượng tử.Các biến thể khác trên ba lớp khoảng cách băng tần bao gồm nghiên cứu sử dụng indium-gallium-phosphide, indium-gallium-arsenide và germanium.Nhiều sự kết hợp hóa học dường như hoạt động và kích thước của các phân tử được sử dụng trong quá trình, chẳng hạn như lớp kết nối hữu cơ, dường như có tác động trực tiếp đến hiệu quả của các tế bào mặt trời chấm lượng tử để thuHóa học thực tế của các vật liệu.Tuy nhiên, các lớp trong pin mặt trời đa khớp, bao gồm cả các chấm lượng tử, thường phải dày hơn hai nanomet, đòi hỏi một mức độ chính xác cực kỳ tốt để tạo ra các cơ sở fab vi mô tạo ra bộ xử lý máy tính và bộ nhớ làCó khả năng ở quy mô khối lượng lớn. Mục tiêu của nghiên cứu pin mặt trời chấm lượng tử là làm cho pin mặt trời vừa hiệu quả hơn và ít tốn kém hơn để sản xuất.Lý tưởng nhất là chúng sẽ được xây dựng trên người bạn đời linh hoạtRials để chúng có thể được sơn lên các tòa nhà hoặc được sử dụng làm lớp phủ cho các thiết bị điện tử di động.Sau đó, họ cũng sẽ có khả năng được dệt thành các loại vải tổng hợp cho quần áo và bọc trong xe hơi.Điều này sẽ cung cấp cho công nghệ pin mặt trời các ứng dụng rộng rãi trong sản xuất điện có thể bổ sung hoặc thay thế nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho nhiều nhu cầu của người tiêu dùng thông thường bao gồm kiểm soát khí hậu, viễn thông, vận chuyển và chiếu sáng.Các pin mặt trời như vậy đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm ở Mỹ, Canada, Nhật Bản và các quốc gia khác, và công ty đầu tiên tìm thấy một phương pháp sản xuất hàng loạt công nghệ rẻ tiền có khả năng nắm bắt thị trường thế giới cho nó ở quy mô chưa từng có.