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Por que os pontos quânticos podem atingir uma eficiência de conversão de energia solar super alta? Revelação da descoberta dos cientistas!
À medida que a energia renovável se torna cada vez mais importante, os cientistas estão constantemente quebrando barreiras tecnológicas para encontrar soluções de conversão de energia solar mais eficientes. Nos últimos anos, as células solares de pontos quânticos (QDSCs) se tornaram um foco de pesquisa devido à sua notável eficiência e características de banda larga ajustável. As propriedades únicas dos pontos quânticos os tornam ideais para células solares, capturando efetivamente uma faixa mais ampla do espectro solar.
A lacuna de banda dos pontos quânticos pode ser ajustada alterando seu tamanho, o que significa que estruturas multicamadas podem ser projetadas para maximizar a absorção de energia luminosa.
As células solares convencionais são normalmente feitas de silício ou outros materiais que têm uma banda proibida fixa e não podem ser ajustadas da maneira simples que os pontos quânticos podem. Essa propriedade faz com que as células solares de pontos quânticos apresentem um potencial único no design de múltiplas junções, o que pode melhorar a absorção de luz e melhorar a eficiência de conversão usando diferentes materiais.
Características e vantagens dos pontos quânticos
Pontos quânticos são partículas semicondutoras cujo tamanho é menor que o raio de Bohr do éxciton e usam os princípios da mecânica quântica para se comportar em níveis de energia semelhantes aos atômicos. Isso significa que os cientistas podem ajustar a lacuna de banda de um ponto quântico alterando seu tamanho. Como uma grande parte da energia da radiação solar está na região do infravermelho, os pontos quânticos são capazes de absorver luz que antes era difícil de capturar.
O surgimento do fenômeno de geração de éxcitons duplos (MEG) permite que múltiplos éxcitons sejam gerados para cada fóton absorvido, permitindo teoricamente que a eficiência de conversão de energia solar atinja 66%.
Estudos recentes mostraram que a aplicação de estruturas únicas, como pontos quânticos de chumbo-enxofre (PbS), pode melhorar ainda mais a eficiência, até mesmo para 8% ou mais, demonstrando o potencial dessas novas tecnologias de baterias. Ao mesmo tempo, o processo de síntese de pontos quânticos é relativamente simples e pode ser realizado em temperatura ambiente, o que permite reduzir os custos de produção durante a comercialização.
Potencial do projeto multijunção
Os pontos quânticos oferecem vantagens significativas em projetos de células solares multijunção. Graças à lacuna de banda ajustável, cada estrutura de camada pode ser projetada especificamente para diferentes comprimentos de onda de luz, o que permite que a célula solar capture uma gama mais ampla de energia e melhore a eficiência geral de conversão. Além disso, os pontos quânticos podem ser combinados com a tecnologia de células solares existente para formar novos produtos, o que pode não apenas melhorar o desempenho, mas também trazer inovações nos custos de fabricação.
De acordo com as pesquisas mais recentes, a eficiência teórica potencial das células solares de pontos quânticos pode chegar a 86%, excedendo em muito as limitações da tecnologia tradicional.
Devido à sua boa estabilidade e ajustabilidade, essas células solares de pontos quânticos não só podem atender aos requisitos de alta eficiência, mas também mostrar competitividade no mercado. A Quantum Materials Corporation (QMC) e vários outros pequenos fornecedores comerciais estão trabalhando para desenvolver esses produtos e esperam atingir a produção em massa.
Perspectivas de mercado e considerações de segurança
Embora as células solares de pontos quânticos ainda não sejam amplamente comercializadas, investidores e analistas estão otimistas sobre seu potencial futuro. Além disso, em relação às questões de segurança dos materiais, pontos quânticos não tóxicos (como AgBiS2) estão sendo amplamente explorados para garantir sua segurança em aplicações práticas.
O surgimento dos pontos quânticos não só tem o potencial de melhorar a eficiência, mas também fornece uma nova perspectiva para futuras tecnologias de energia limpa.
Hoje, as células solares de pontos quânticos estão se movendo rapidamente em direção à comercialização e têm o potencial de se tornarem a principal tecnologia emergente de geração de energia solar do futuro. À medida que a tecnologia se desenvolve, podemos esperar que os pontos quânticos revolucionem o mercado global de energia?
