211service.com
Natryskowy Solar idzie piętrowy
Zespół badawczy z Uniwersytetu w Toronto stworzył pierwsze dwuwarstwowe ogniwo słoneczne składające się z nanocząsteczek pochłaniających światło, zwanych kropkami kwantowymi. Kropki kwantowe, które można dostroić do pochłaniania różnych części widma słonecznego poprzez zmianę ich wielkości, postrzegane są jako obiecująca droga do tanich ogniw słonecznych, ponieważ cząstki można natryskiwać na powierzchnie podobnie jak farba. Ale ogniwa oparte na tej technologii były zbyt nieefektywne, aby były praktyczne. Odkrywając sposób na połączenie dwóch różnych typów kropek kwantowych w ogniwie słonecznym, naukowcy mogliby otworzyć drogę do znacznie wydajniejszego takiego ogniwa.
Kropki słoneczne: Każda z tych 16 kropek to ogniwo słoneczne składające się z nanoskopowych cząstek zwanych kropkami kwantowymi.
Konwencjonalne ogniwa słoneczne są dostrojone do konwersji światła tylko jednej długości fali na energię elektryczną; reszta widma słonecznego albo przechodzi, albo jest nieefektywnie przekształcana. Aby wykorzystać większy procent energii słonecznej, producenci czasami stosują materiały zaprojektowane do przechwytywania różnych części widma. Ogniwo dwuwarstwowe, zwane ogniwem ze złączem tandemowym, może teoretycznie osiągnąć sprawność 42% w porównaniu z maksymalną teoretyczną wydajnością wynoszącą 31% w przypadku ogniw jednowarstwowych.
W celi naukowców z Toronto jedna warstwa kropek kwantowych jest dostrojona do przechwytywania światła widzialnego, a druga do przechwytywania światła podczerwonego. Naukowcy znaleźli również sposób na zmniejszenie oporu elektrycznego między warstwami, problemu, który może ograniczać moc wyjściową ogniwa dwuwarstwowego. Wprowadzili warstwę przejściową złożoną z czterech warstw różnych tlenków metali, która utrzymuje dobrą i niską rezystancję, mówi Ted Sargent, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej, który kierował badaniami na Uniwersytecie w Toronto. Badacze wybrali dla tej warstwy przezroczyste tlenki, dzięki którym światło przechodzi przez nie do dolnej komórki.
Wynik opisany w tym tygodniu w dzienniku Fotonika przyrodnicza, to ogniwo z połączeniem tandemowym, które przechwytuje szeroki zakres widma i ma sprawność 4,2%. Sargent mówi, że podejście to może być wykorzystane do tworzenia trójwarstwowych, a nawet czterowarstwowych, co mogłoby być jeszcze lepsze. Celem zespołu jest przekroczenie 10 procent wydajności w ciągu pięciu lat i ciągłe doskonalenie się od tego momentu. Konwencjonalne panele słoneczne mają wydajność około 15%, ale ogniwa z kropkami kwantowymi o nieco mniejszej wydajności mogą nadal mieć przewagę pod względem ogólnych kosztów energii słonecznej, jeśli okażą się znacznie tańsze w produkcji.
John Asbury, profesor chemii na Penn State University, mówi, że otwierając możliwość wytwarzania wielowarstwowych komórek z kropek kwantowych, zespół z U of T zwiększył teoretyczną wydajność technologii z 30 do prawie 50 procent. Ale osiągnięcie tego rodzaju wydajności będzie wymagało dużo pracy, aby wyeliminować stany pułapkowe — miejsca w materiale kropek kwantowych, w których elektrony mogą utknąć. Problem z kropkami kwantowymi polega na tym, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że elektrony nie dotrą do elektrod, na których mogą być zbierane, co ogranicza ich wydajność – mówi. Aby naprawdę wywrzeć wpływ, trzeba opracować strategie kontrolowania tych uwięzionych państw.