Wat zijn Quantum Dot zonnecellen?

Quantum dot zonnecellen zijn zonnecellen gebouwd op een netwerk van kristallen vervaardigd op de nanometerschaal die het potentieel hebben om conventionele zonneceltechnologieën te overtreffen vanwege een fundamentele beperking van hoe zonnecellen zonlicht vangen.Een standaard zonnecel is gebouwd op een laag materiaal dat het meest efficiënt is in het vastleggen van een bepaalde band of golflengte van licht.De kwantumstippen in kwantumstip zonnecellen kunnen echter worden gemaakt om meerdere lichtbanden te vangen door hun grootte en chemische make -up in het productieproces te variëren.Dit maakt een reeks verschillende soorten kwantumstippen op één laag substraat dat mogelijk een breed bereik van lichtgolflengten kan vastleggen, waardoor ze veel efficiënter en economischer zijn om te produceren dan standaard zonnecellen.

De technische limiet voor het omzetten van zonlicht naar elektrischEnergie met een zonnecelmateriaal dat bestaat uit één type chemische structuur is theoretisch maximaal 31%.Commerciële zonnecellen vanaf 2011 hebben echter slechts een praktisch efficiëntieniveau van 15% tot 17% op hun maximale niveau.Er is al tientallen jaren onderzoek om verbeteringen aan zonneceltechnologie te vinden uit verschillende uitkijkpunten, zoals het verminderen van de kosten van fotovoltaïsch materiaal op basis van zeer zuiver silicium door flexibel polymeer en metalen substraten te vervangen.Onderzoek naar zonnecellen heeft zich ook gericht op het vastleggen van een breder lichtspoorgatbereik, beide door verschillende lagen zonnecelmaterialen of engineering unieke kristallen, bekend als kwantumstippen, op één zonnecellaag te stapelen.Alle benaderingen hebben hun nadelen, en kwantumdot -zonnecellen proberen ook gebruik te maken van hun voordelen waar mogelijk.Het principe van een meerlagige zonnecel en het vermogen om deze componenten op te nemen in een gemakkelijker vervaardigd, mogelijk flexibel substraat.In het ideale geval is de technologie gericht op het produceren van wat bekend staat als een volledig spectrum zonnecel, in staat om tot 85% van stralings, zichtbaar licht te vangen en te converteren in elektriciteit, en wat licht vast te leggen in de infrarood- en ultraviolette banden.Energie-output voor dergelijke zonnecellen hebben vanaf 2011 42% efficiëntie in het laboratorium bereikt, en de huidige inspanningen omvatten het vinden van praktische, kosteneffectieve chemische structuren voor dergelijke technologie zodat het in massa kan worden geproduceerd. benaderingen van de volgende generatie zonnecellen hebbenGericht op het drie-band gap of multi-junctiemodel, waar verschillende lagen halfgeleidende legeringen van gallium-arsenide-nitraat zijn onderling verbonden.Een andere multi-junctie chemische samenstelling heeft een zink-manganese-telluriumlegering gebruikt en kwantumstip zonnecellen worden ook gemaakt van cadmium-sulfide op een titaniumdioxidesubstraat dat is bedekt met organische moleculen om het metalen substraat en de kwantumdots te verbinden.Andere variaties op de drie band gap-lagen omvatten onderzoek met behulp van indium-gallium-fosfide, indium-gallium-arsenide en germanium.Veel chemische combinaties lijken te werken, en de grootte van de in het proces gebruikte moleculen, zoals de organische interconnectlaag, lijken meer een directe invloed te hebbenwerkelijke chemie van de materialen zelf.De lagen in een multi-junctie zonnecel, inclusief de kwantumstippen zelf, moeten echter vaak minder dan twee nanometer dik zijn, wat een extreem fijn niveau van precisie vereist om te produceren dat alleen microchip fab-faciliteiten die computerverwerkers en geheugen maken, zijnIn staat om op massaalschaal te zijn. Het doel van onderzoek naar Quantum Dot Solar Cellen is om zonnecellen zowel efficiënter als goedkoper te maken om te produceren.Idealiter zullen ze worden gebouwd op flexibele polymeermaatRials zodat ze op gebouwen kunnen worden geverfd of worden gebruikt als een coating voor draagbare elektronica.Ze zouden dan ook in staat zijn om te worden geweven in synthetische stoffen voor kleding en bekleding in auto's.Dit zou een wijdverbreide toepassingen van zonneceltechnologie geven in elektrische generatie die de behoefte aan fossiele brandstofgebruik voor veel gebruikelijke consumentenbehoeften kunnen aanvullen of vervangen, inclusief bij klimaatregeling, telecommunicatie, transport en verlichting.Dergelijke zonnecellen zijn gecreëerd in het laboratorium in de VS, Canada, Japan en andere landen, en het eerste bedrijf dat een methode voor goedkope massaproductie van de technologie vindt, zal waarschijnlijk een wereldmarkt vastleggen voor een ongekende schaal.