什么是量子點太陽能電池(What Quantum Dot Solar Cells)？

量子點太陽能電池是建立在納米級晶體網絡上的太陽能電池，由于太陽能電池捕捉太陽光的基本限制，它有可能超越傳統太陽能電池技術。標準太陽能電池是建立在一層最有效的材料上一種特定的光帶或波長。然而，量子點太陽能電池...

量子點太陽能電池是建立在納米級晶體網絡上的太陽能電池，由于太陽能電池捕捉太陽光的基本限制，它有可能超越傳統太陽能電池技術。標準太陽能電池是建立在一層最有效的材料上一種特定的光帶或波長。然而，量子點太陽能電池中的量子點可以在制造過程中通過改變其大小和化學組成來捕獲多個光帶。這使得在一層襯底上的不同種類的量子點陣列有可能捕捉到廣泛的光波長，使其比標準太陽能電池更高效、更經濟。

量子點太陽能電池可以降低制造成本，從而使太陽能更經濟實惠。
用一種化學結構組成的太陽能電池材料，理論上太陽光轉化為電能的最大值為31%。截至2011年，商用太陽能電池的實際效率水平僅為15%至17%，然而，幾十年來一直在進行研究，從幾個有利的角度尋找太陽能電池技術的改進，例如，通過替代柔性聚合物和金屬襯底來降低基于高純硅的光伏材料的成本。太陽能電池的研究也集中在捕捉更寬的帶隙范圍，無論是通過堆疊不同層的太陽能電池材料還是設計獨特的晶體，如量子點，所有的方法都有其缺點，量子點太陽能電池也試圖盡可能利用它們的優點
新興的量子點太陽能電池技術建立在量子點本身的物理和化學基礎上，但也包括多層太陽能電池的原理，以及將這些組件整合到更易于制造、潛在柔性的基板中的能力理想情況下，這項技術的目標是生產全光譜太陽能電池，能夠捕獲高達85%的輻射光和可見光，并將其轉化為電能，以及在紅外線和紫外線波段捕獲一些光。截至2011年，這種太陽能電池的能量輸出效率在實驗室達到了42%，目前的工作包括為這種技術尋找實用的、成本效益高的化學結構，以便能夠批量生產。
重點研究了三帶隙或多結模型，另一種多結化學成分使用鋅錳碲合金，量子點太陽能電池也由硫化鎘制成，在二氧化鈦基底上涂有有機分子，以實現金屬間的互連襯底和量子點。這三種帶隙層的其他變化包括使用磷化銦鎵、砷化銦鎵和鍺進行的研究。許多化學組合似乎起作用，而且在這個過程中使用的分子的大小，例如有機互連層，似乎對量子點太陽能電池捕獲寬光譜光的效率比材料本身的實際化學性質高然而，多結太陽能電池中的層，包括量子點本身，通常必須小于兩納米厚，這需要極高的精度才能生產出只有制造計算機處理器和存儲器的微芯片制造廠才能大規模生產。
量子點太陽能電池研究的目標是使太陽能電池既高效又便宜。理想情況下，太陽能電池將以可彎曲的聚合物材料為基礎，這樣就可以把它們涂在建筑物上，或者用作便攜式電子產品的涂層。然后，它們還可以被編織成合成纖維，用于服裝和汽車內飾。這將使太陽能電池技術在發電領域得到廣泛的應用可以補充或取代化石燃料的使用，以滿足許多常見的消費需求，包括氣候控制、電信、運輸和照明。美國、加拿大、日本和其他國家的實驗室已經制造了這種太陽能電池，而第一家找到廉價大規模生產這種技術的公司，很可能會為它占領一個空前規模的世界市場。

發表于 2020-07-10 14:33
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分類：技術

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