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科學家計劃用量子點技術(shù)徹底改造太陽能聚光器

作者: | 發(fā)布日期: 2014 年 04 月 22 日 9:53 | 分類: 產(chǎn)業(yè)資訊

據(jù)電子工程專輯稱,研究人員們正計劃用量子點技術(shù)徹底改造太陽能聚光器。經(jīng)由內(nèi)建的量子點采集來自太陽的光源,研究人員們期望能將窗戶變成高效率的太陽能板聚光器。

美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory,LANL)與意大利米蘭比可卡大學(University of Milano-Bicocca,UNIMIB)合作,最近展示了為這種LSC窗戶實現(xiàn)大于10%的光學效率。其作法是將太陽光電(PV)電池放在注入量子點的窗戶邊緣,使其轉(zhuǎn)變成為發(fā)光的太陽能聚光器(LSC)。

LANL先進太陽能光物理中心(CASP)的首席研究員Victor Klimov表示,“我們的裝置是一款光采集器——這款聚光器能夠從較大區(qū)域擷取光源并將其導入更小的PV電池?!?針對概念性驗證展示,Klimov的研究團隊們在UNIMIB的協(xié)助下,將量子點嵌入于一個邊緣圍繞PV太陽電池的透明塑料中。

量子點是高效率的發(fā)射器,可展現(xiàn)接近100%的發(fā)光效率,但以往嘗試用于實際尺寸的LSC 并未取得成功。其問題在于量子點重新吸收許多原應被邊緣PV電池采集的再發(fā)射光子。為了解決這個問題,Klimov與其同事采用斯托克斯位移(Stokes-shift)法,開發(fā)出可改變再發(fā)射光子波長的量子點。

利用19世紀愛爾蘭物理學家George Stokes發(fā)明的斯托克斯位移法,可設(shè)計成為結(jié)合硒化鎘(CdSe)和硫化鎘(CdS)兩種不同材料的量子點。小型的CdSe核心作為發(fā)射核心,而CdS厚殼則扮演集光天線的角色。由于CdS的能隙較CdSe更寬,由CdSe核心發(fā)射的光表現(xiàn)出更大的低能量轉(zhuǎn)移。該策略導致大量的斯托克斯位移,從而有助于減少吸收損失。

當CdS內(nèi)部核心嵌入可將太陽能導入窗緣太陽電池的PMMA窗格時,CdSe量子點吸收光子,然后從CdS核心以不同的波長重新發(fā)射能量。

研究人員們證實了所取得的LSC設(shè)備可達到大約10%的光采集效率,以及幾乎無損失的再吸收。經(jīng)由模擬顯示,這些裝置的實際尺寸還可擴展到超過1米。

LANL的研究人員們開發(fā)出厚殼的CdSe/CdS量子點,而意大利團隊們則負責將開發(fā)結(jié)果嵌入較大的PMMA組合物中。

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