Tweaking quantum dots aktiverer dobbeltrude solcellevinduer

Ved at bruge to typer "designer" kvanteprikker, forskere skaber dobbelt-rude solvinduer, der genererer elektricitet med større effektivitet og skaber skygge og isolering for en god ordens skyld. Det hele er gjort muligt af en ny vinduesarkitektur, som bruger to forskellige lag af billige kvanteprikker, der er indstillet til at absorbere forskellige dele af solspektret.

"På grund af den stærke præstation, vi kan opnå med lave omkostninger, materialer, der kan forarbejdes i opløsning, disse kvanteprikbaserede dobbeltrude vinduer og endnu mere komplekse selvlysende solcellekoncentratorer tilbyder en ny måde at nedbringe omkostningerne ved solenergi, " sagde ledende forsker Victor Klimov. "Tilgangen supplerer eksisterende fotovoltaisk teknologi ved at tilføje højeffektive solfangere til eksisterende solpaneler eller integrere dem som semitransparente vinduer i en bygnings arkitektur."

Nøglen til dette fremskridt er "solspektrumopdeling, " som gør det muligt at behandle solfotoner med højere og lavere energi separat. Fotoner med højere energi kan generere en højere fotospænding, hvilket kunne øge den samlede effekt. Denne fremgangsmåde forbedrer også fotostrømmen, da prikkerne, der anvendes i det forreste lag, praktisk talt er "reabsorptionsfrie".

For at opnå dette, Los Alamos-teamet inkorporerer i kvanteprikker ioner af mangan, der tjener som meget emissive urenheder. Lys absorberet af kvanteprikkerne aktiverer disse urenheder. Efter aktivering, manganionerne udsender lys ved energier under kvante-dot-absorptionens begyndelse. Dette trick giver mulighed for næsten fuldstændig eliminering af tab på grund af selvabsorption af kvanteprikkerne.

For at omdanne et vindue til en tandem selvlysende solfanger, Los Alamos-teamet afsætter et lag meget emissive mangan-doterede kvanteprikker på overfladen af ​​den forreste glasrude og et lag kobberindiumselenid-kvanteprikker på overfladen af ​​bagruden. Det forreste lag absorberer de blå og ultraviolette dele af solspektret, mens resten af ​​spektret opfanges af bundlaget.

Efter absorption, prikken genudsender en foton ved en længere bølgelængde, og derefter ledes det genudsendte lys af total intern refleksion til vinduets glaskanter. der, solceller integreret i vinduesrammen samler lyset og omdanner det til elektricitet.