利用量子點實現雙面板太陽能窗戶

來自美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員正在創建一種雙層太陽能窗戶，其具有更高的發電效率，並能實現創建陰影和絕緣特性。這一切都是通過一個新的窗口架構實現的，它利用了兩種不同的低成本量子點來吸收太陽光譜的不同部分。該方法通過在現有太陽能電池板上添加高效的太陽光收集器或將其作為半透明窗戶集成到建築物的結構中來補充現有的光伏技術。圖片來源：洛斯阿拉莫斯國家實驗室。

使用兩種「設計師」量子點，研究者們正在製造雙層玻璃窗，以更高的效率發電，並創造良好的遮陽和隔熱效果。這一切都是通過一個新的窗口架構實現的，它利用了兩種不同的低成本量子點來吸收太陽光譜的不同部分。

「由於其強勁的性能可以達到低成本、可溶液加工的材料，這些基於量子點的雙窗格窗口和更複雜的發光的太陽能聚光器能夠提供降低太陽能發電成本的新方法，」首席研究員Victor Klimov說。「該方法通過在現有太陽能電池板上添加高效的太陽光收集器，或者將它們作為半透明的窗戶集成到建築的結構中來補充現有的光伏技術。」

這一進展的關鍵是「太陽光譜分裂」，它允許人們分別處理高能量和低能量的太陽光子。高能量的光子可以產生較高的電壓，從而提升整體的輸出功率。這種方法也改善了光電流，因為前面層所用的點實際上是「重吸收的自由設置」。

要做到這一點，洛斯阿拉莫斯研究團隊將進入量子點離子錳作為高放射性雜質。量子點吸收的光激活這些雜質。在激活之後，錳離子在量子點吸收開始時發出能量。這個技巧允許量子點自吸收幾乎完全消除損失。

將窗口分為串聯發光陽光收集器，洛斯阿拉莫斯研究小組首先沉積一層高度發射錳摻雜量子點在前玻璃面板表面上，並沉積一層銅銦硒化物量子點在後面玻璃表面。前層吸收太陽光譜中的藍色和紫外線部分，而光譜的其餘部分則被底層吸收。

在吸收之後，量子點部分再發射一個較長波長的光子，然後再發射出的光被整個內部反射引導到窗口的玻璃邊緣。在那裡，太陽能電池集成到窗框收集光並將其轉換為電能。

來源：https://phys.org/news/2018-01-tweaking-quantum-dots-powers-up-double-pane.html

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