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

 

Лесопосадки
Лесопосадки

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Конкурс микрофотографий ZEISS Perspectives
Приглашаем специалистов, работающих с микроскопами ZEISS, Bruker, WITec принять участие в конкурсе микрофотографий ZEISS Russia&CIS «Перспективы».

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.