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A futura revolução energética: como os pontos quânticos melhoram a eficiência de conversão das células solares?
A luz solar enche a Terra de vida, mas como podemos usar esta energia infinita de forma mais eficaz? O progresso recente da investigação científica mostra que as células solares de pontos quânticos (QDSC) estão a tornar-se um importante impulsionador da futura revolução energética com as suas características e potencial únicos. O material de pontos quânticos usado nesta célula solar a torna um avanço em termos de eficiência de conversão.
Vantagens dos pontos quânticos
Os pontos quânticos são nanopartículas semicondutoras com diâmetro de vários nanômetros. Devido à influência da mecânica quântica, sua lacuna de energia pode ser ajustada alterando o tamanho das partículas. Esta característica dá aos pontos quânticos uma vantagem inerente às células solares multijunções, que podem capturar um espectro solar mais amplo.
O estado de energia dos elétrons dos pontos quânticos é semelhante ao nível de energia dos átomos. A sintonização do intervalo de energia permite que os pontos quânticos correspondam ao intervalo de banda ideal para o padrão de 1,34 eV.
Caminhos técnicos para melhorar a eficiência de conversão
Pesquisas atuais mostram que a eficiência de conversão das células solares de pontos quânticos excedeu 18,1%. Através de mais investigação e desenvolvimento tecnológico, a sua eficiência máxima de conversão termodinâmica pode atingir 66%. Alcançar este objetivo requer o uso de portadores termo-ópticos para gerar maior pressão óptica ou fluxo óptico.
História e desenvolvimento dos pontos quânticos
Já em 1989, Burnham e Duggan previram o potencial dos pontos quânticos em células solares de alta eficiência. Nas últimas décadas, os avanços na tecnologia de pontos quânticos levaram a um aumento no seu uso na construção de células solares. Principalmente nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, tornou-se mais fácil produzir pontos quânticos com diferentes band gaps, o que abre caminho para a comercialização de células solares de pontos quânticos.
Sobre o potencial de mercado das células solares de pontos quânticos
Embora as células solares de pontos quânticos ainda não tenham sido totalmente comercializadas, o mercado está muito otimista quanto às suas perspectivas. Muitos pequenos fornecedores comerciais já estão produzindo produtos fotovoltaicos de pontos quânticos. A análise de mercado aponta que a tecnologia fotovoltaica de pontos quânticos será uma parte importante do futuro mercado solar.
Quantum Materials Corporation (QMC) e sua subsidiária Solterra Renewable Technologies desenvolvem pontos quânticos e nanomateriais para atender às necessidades de aplicações de energia solar e iluminação.
Desafios de segurança e proteção ambiental
Muitos pontos quânticos contendo metais pesados, como chumbo e cádmio, representam uma ameaça ao meio ambiente e ao corpo humano, por isso devem ser revestidos com polímeros estáveis durante a fabricação. Pesquisas recentes também descobriram alguns materiais de pontos quânticos não tóxicos, seguros e abundantes, como AgBiS2, cuja eficiência de conversão é comparável aos materiais tradicionais.
Perspectivas e desafios futuros
Embora as perspectivas de desenvolvimento de células solares de pontos quânticos sejam promissoras, sua comercialização ainda enfrenta desafios. O custo de produção dos pontos quânticos, a sua estabilidade a longo prazo e o seu desempenho na produção em larga escala requerem uma exploração mais aprofundada. No entanto, à medida que a tecnologia continua a avançar, espera-se que estes desafios sejam superados.
As células solares de pontos quânticos podem realmente realizar seu potencial e se tornar a chave para liderar a futura revolução energética?
