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量子點(diǎn)太陽能電池

量子點(diǎn)太陽能電池

量子點(diǎn)太陽能電池的性能優(yōu)勢

  •   量子點(diǎn)的典型尺寸為1至10納米,包含幾個(gè)到幾十個(gè)原子,由于荷電載流子的運(yùn)動(dòng)在量子點(diǎn)受到三維的限制,能量發(fā)生量子化。量子點(diǎn)具有許多特性,如具有巨電導(dǎo),可變化的帶隙,可變化的光譜吸收性等,這些特性使得量子點(diǎn)太陽能電池可大大提高光電轉(zhuǎn)化率,與目前最流行的多晶硅太陽能電池相比,生產(chǎn)能耗可減少20%,光電效率可增加50%至1倍以上,并降低昂貴的材料費(fèi)用。

量子點(diǎn)材料用來做太陽能電池的作用

  •   量子點(diǎn)最為太陽能光伏電池將能起到以下作用:

      1 吸收系數(shù)增大:量子點(diǎn)限域效應(yīng)使能隙隨粒徑變小而增大,所以量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)材料可以吸收寬光譜的太陽光。

      2 帶間躍遷,形成子帶:其光譜是由于帶間躍遷的一系列線譜組成。帶間躍遷可以使得入射光子能量小于主帶隙的光子轉(zhuǎn)化為載流子的動(dòng)能??梢杂卸鄠€(gè)帶隙一起作用,產(chǎn)生電子-空穴對。

      3 量子隧道效應(yīng)與載流子的輸運(yùn):光伏現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是材料內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換特性,與電子的輸運(yùn)特性有密切關(guān)系。

量子點(diǎn)太陽能電池的應(yīng)用

  •   太陽能電源、交通領(lǐng)域、通訊/通信領(lǐng)域、石油、海洋、氣象領(lǐng)域、家庭燈具電源和光伏電站等,還可以利用其優(yōu)越的納米特性與光電功能發(fā)展軍事用途、建筑物外表(包括玻璃窗及現(xiàn)有的屋頂材料附上一層納米硅)發(fā)電、整部汽車外表發(fā)電和衣服發(fā)電等。

量子點(diǎn)太陽能電池的最新進(jìn)展

  •   近日,美國圣母大學(xué)(University of Notre Dame)一研究小組制備出世界上首例具有多種尺寸量子點(diǎn)的太陽能電池,在TiO2納米薄膜表面以及納米管上組裝CdSe量子點(diǎn),吸收光線以后,CdSe向TiO2放射電子,再在傳導(dǎo)電極上收集,進(jìn)而產(chǎn)生光電流。他們研究了2.3~3.7 nm四種不同粒徑的量子點(diǎn),它們在505~580 nm波段上具有不同的吸收峰。研究人員Prashant V. Kamat介紹說,TiO2納米管上固定CdSe量子點(diǎn)能夠形成規(guī)整的組裝結(jié)構(gòu),不僅可以使電子有效地傳輸至電極表面,還能提高電池效率。長度為800 nm的納米管內(nèi)外表面均可組裝量子點(diǎn),其傳輸電子的效率較薄膜高。研究發(fā)現(xiàn),小的量子點(diǎn)能以更快的速度將光子轉(zhuǎn)換為電子,而大的量子點(diǎn)則可以吸收更多的入射光子。3 nm的量子點(diǎn)具有最佳的折中效果,但一并改善轉(zhuǎn)換和吸收效率的工作仍在繼續(xù)。此外,研究人員還計(jì)劃下一步將這些量子點(diǎn)按一定的規(guī)則組裝,從而開發(fā)出“彩虹式”太陽電池:電池表面的小量子點(diǎn)吸收藍(lán)光,穿過表面層的紅光被內(nèi)層的大量子點(diǎn)吸收。這有望提高電池的效率至30%以上,而傳統(tǒng)的硅電池僅為15~20%。相關(guān)研究工作將發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)志》(JACS)上。
提問者:抹茶小婊砸 地點(diǎn):- 瀏覽次數(shù):8475 提問時(shí)間:07-13 04:42
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