科學家計劃用量子點技術徹底改造太陽能聚光器

2020-12-01 索比光伏網

據電子工程專輯報導，研究人員們正計劃用

量子點技術

徹底改造

太陽能聚光器

。經由內建的量子點採集來自太陽的光源，研究人員們期望能將窗戶變成高效率的太陽能板聚光器。

美國

洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory，LANL)與義大利米蘭比可卡大學(University of Milano-Bicocca，UNIMIB)合作，最近展示了為這種LSC窗戶實現大於10%的光學效率。其作法是將太陽光電(PV)電池放在注入量子點的窗戶邊緣，使其轉變成為發光的太陽能聚光器(LSC)。

透明的量子點窗格材料在紫外線的照射下發光

圖片來源：LANL 

LANL先進太陽能光物理中心(CASP)的首席研究員Victor Klimov表示，「我們的裝置是一款光採集器——這款聚光器能夠從較大區域擷取光源並將其導入更小的PV電池。」 針對概念性驗證展示，Klimov的研究團隊們在UNIMIB的協助下，將量子點嵌入於一個邊緣圍繞PV太陽電池的透明塑料中。

量子點是高效率的發射器，可展現接近100%的發光效率，但以往嘗試用於實際尺寸的LSC 並未取得成功。其問題在於量子點重新吸收許多原應被邊緣PV電池採集的再發射光子。為了解決這個問題，Klimov與其同事採用斯託克斯位移(Stokes-shift)法，開發出可改變再發射光子波長的量子點。

利用19世紀愛爾蘭物理學家George Stokes發明的斯託克斯位移法，可設計成為結合硒化鎘(CdSe)和硫化鎘(CdS)兩種不同材料的量子點。小型的CdSe核心作為發射核心，而CdS厚殼則扮演集光天線的角色。由於CdS的能隙較CdSe更寬，由CdSe核心發射的光表現出更大的低能量轉移。該策略導致大量的斯託克斯位移，從而有助於減少吸收損失。

當CdS內部核心嵌入可將太陽能導入窗緣太陽電池的PMMA窗格時，CdSe量子點吸收光子，然後從CdS核心以不同的波長重新發射能量。

研究人員們證實了所取得的LSC設備可達到大約10%的光採集效率，以及幾乎無損失的再吸收。經由模擬顯示，這些裝置的實際尺寸還可擴展到超過1米。

LANL的研究人員們開發出厚殼的CdSe/CdS量子點，而義大利團隊們則負責將開發結果嵌入較大的PMMA組合物中。

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