Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Квантовые точки могут превратить окна в солнечные батареи

Ключевые слова:  квантовые точки , солнечные батареи

Опубликовал(а):  Палии Наталия Алексеевна

04 сентября 2015


Окна наших домов как солнечные панели уже появились на горизонте, благодаря современным разработкам в области квантовых точек в Национальной лаборатории Лос Аламоса в сотрудничестве с итальянским Университетом Милано-Бикокка.

Этот проект демонстрирует, что светоизлучающие свойства квантовых точек могут быть использованы в солнечной энергетике, и помогают более эффективно использовать солнечный свет.

«Ключевым достижением тут является демонстрация на большой по площади люминисцентных солнечных концентраторов, которые используют последующую генерацию специально разработанных квантовых точек», - говорит Виктор Климов из Центра передовых технологий солнечной фотовольтаики в Лос Аламосе.

Квантовые точки являются ультра-маленькими частицами полупроводника, которые могут быть синтезированы почти с атомарной точностью с помощью современных методов коллоидной химии.

Цвет свечения этих точек может быть изменен достаточно просто – изменением их размеров. Цветовая настройка в сочетании с высокой эмиссионной эффективностью позволяет использовать эти свойства в дисплеях на квантовых точках.

Люминесцентный квантовый концентратор (ЛКК) представляет собой устройство управления фотонами, который выглядит как прозрачный материал, который содержит высокоэффективные излучатели, такие как молекулы-красители или квантовые точки. Солнечный свет, рассеянный в такой пластине повторно излучается в более длинном спектре и направляется к краю плиты, где установлены солнечные фотоэлементы.

Климов объясняет, что ЛКК служит светособирающей антенной, которая концентрирует солнечный свет с больших площадей на очень небольшие солнечные элементы, что гораздо увеличивает их выходную мощность.

ЛКК особенно привлекательны благодаря тому, что в дополнение к увеличению мощности, они способны реализовать интересные концепции, такие как фотовольтаическое окно, которое покрывает фасады зданий в больших объемах и площадях, преобразовывая свет в электричество.

Из-за высокой эффективности, цветонастраиваемым эмиссионным свойствам и решениям в технологичном секторе, квантовые точки являются привлекательным материалом для использования в недорогих, больших по площадям солнечных концентраторах.

Между тем, одна из проблем в такой технологии – это накладка между излучением и поглощением в самих точках, что приводит к незначительным потерям света из-за повторного рассеивания уже излученного точками света.

Квантовые точки в стекле

На картинке схематически показывается, как квантовые точки внедрены в пластик и направляют к краю пластины солнечный свет увеличивая эффективность солнечных панелей.

Чтобы преодолеть эту проблемы ученые изобрели люминесцентный солнечный концентратор на основе квантовых точек с искусственно вызванным большим сдвигом между излучением и поглощением (так называемый большой сдвиг Стокса).

Эти материалы со сдвигом Стокса представляют собой соединения кадмий-селений/кадмий-сульфид (CdSe/CdS), в которых преобладает толстый абсорбционый слой CdS, тогда как излучение происходит из тонкого слоя внешней оболочки из CdSe.

Вид квантовых точек

Разделение излучателя света и поглотителя света с большим спектральным сдвигом значительно снижает потери при повторном поглощении света.

Спектроскопические исследования экспериментальных образцов показало практическое отсутствие потерь при повторном поглощении на расстояниях в десятки сантиметров. Кроме этого, тесты с использованием имитирующего солнечного света показали высокие результаты захвата фотонов в примерно 10% от поглощенного света, а это соответствует практически прозрачным образцам, что идеально подходит в качестве фотовольтаических окон.

Несмотря на их высокую прозрачность, произведенные образцы показали значительное усиление солнечного потока в 4 раза. Эти удивительные результаты показывают, что технология квантовых точек со сдвигом Стокса достаточно перспективна и может применяться на больших площадях и целых фасадах зданий.

_______________________________________

от ред. статья Francesco Meinardi, Hunter McDaniel, Francesco Carulli, Annalisa Colombo, Kirill A Velizhanin, Nikolay S Makarov, Roberto Simonutti, Victor I Klimov, Sergio Brovelli Highly efficient large-area colourless luminescent solar concentrators using heavy-metal-free colloidal quantum dots опубликована в журнале Nature Nanotechnology (2015) DOI: 10.1038/nnano.2015.178





Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Морзянка
Морзянка

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.