Language
Country/Area
No result found
Почему квантовые точки могут достигать сверхвысокой эффективности преобразования солнечной энергии? Раскройте прорыв ученых!
Поскольку возобновляемые источники энергии становятся все более важными, ученые постоянно выходят за рамки технологических границ, чтобы найти более эффективные решения для преобразования солнечной энергии. В последние годы солнечные элементы на основе квантовых точек (QDSC) стали объектом пристального внимания исследователей благодаря своей исключительной эффективности и регулируемым характеристикам ширины запрещенной зоны. Уникальные свойства квантовых точек делают их идеальными для солнечных элементов, эффективно захватывая более широкий диапазон солнечного спектра.
Ширину запрещенной зоны квантовых точек можно настраивать, изменяя их размер, что означает, что можно проектировать многослойные структуры для максимального поглощения световой энергии.
Обычные солнечные элементы обычно изготавливаются из кремния или других материалов с фиксированной шириной запрещенной зоны, которую невозможно отрегулировать так же просто, как квантовые точки. Это свойство позволяет солнечным элементам на основе квантовых точек демонстрировать уникальный потенциал в многопереходной конструкции, что позволяет улучшить поглощение света и повысить эффективность преобразования за счет использования различных материалов.
Характеристики и преимущества квантовых точек
Квантовые точки — это полупроводниковые частицы, размер которых меньше радиуса Бора экситона, и которые используют принципы квантовой механики для поведения на атомно-подобных энергетических уровнях. Это означает, что ученые могут настраивать ширину запрещенной зоны квантовой точки, изменяя ее размер. Поскольку большая часть энергии солнечного излучения находится в инфракрасном диапазоне, квантовые точки способны поглощать свет, который ранее было трудно уловить.
Появление явления двойной генерации экситонов (МЭГ) позволяет генерировать несколько экситонов для каждого поглощенного фотона, что теоретически позволяет достичь эффективности преобразования солнечной энергии 66%.
Недавние исследования показали, что применение отдельных структур, таких как квантовые точки свинца-серы (PbS), может дополнительно повысить эффективность, даже до 8% и более, что демонстрирует потенциал этих новых технологий аккумуляторов. При этом процесс синтеза квантовых точек относительно прост и может осуществляться при комнатной температуре, что позволяет снизить издержки производства при коммерциализации.
Потенциал многопереходной конструкции
Квантовые точки обеспечивают значительные преимущества в конструкциях многопереходных солнечных элементов. Благодаря регулируемой ширине запрещенной зоны структура каждого слоя может быть спроектирована специально для разных длин волн света, что позволяет солнечному элементу улавливать более широкий диапазон энергии и повышать общую эффективность преобразования. Кроме того, квантовые точки можно комбинировать с существующей технологией солнечных элементов для создания новых продуктов, которые могут не только повысить производительность, но и обеспечить инновации в части производственных затрат.
Согласно последним исследованиям, потенциальная теоретическая эффективность солнечных элементов на квантовых точках может достигать 86%, что значительно превышает ограничения традиционной технологии.
Благодаря хорошей стабильности и регулируемости эти солнечные элементы на квантовых точках могут не только отвечать требованиям высокой эффективности, но и демонстрировать конкурентоспособность на рынке. Корпорация Quantum Materials (QMC) и ряд других небольших коммерческих поставщиков работают над разработкой этих продуктов и надеются наладить их массовое производство.
Перспективы рынка и соображения безопасности
Хотя солнечные элементы на основе квантовых точек пока не получили широкого распространения, инвесторы и аналитики с оптимизмом смотрят на их будущий потенциал. Кроме того, что касается вопросов безопасности материалов, нетоксичные квантовые точки (такие как AgBiS2) широко изучаются с целью обеспечения их безопасности в практических применениях.
Появление квантовых точек не только имеет потенциал для повышения эффективности, но и открывает новые перспективы для будущих технологий чистой энергии.
Сегодня солнечные элементы на основе квантовых точек стремительно продвигаются к коммерциализации и имеют потенциал стать основным направлением будущих технологий солнечной энергетики. Можно ли ожидать, что по мере дальнейшего развития технологий квантовые точки произведут революцию на мировом энергетическом рынке?
