سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی رمان که در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس تولید شده اند با راندمان دستگاههای مبتنی بر نقطه کوانتومی موجود مطابقت دارند ، اما بدون سرب یا سایر عناصر سمی که بیشتر سلولهای خورشیدی از این نوع به آن اعتماد دارند.
ویکتور کلیموف ، فیزیکدان متخصص نانو کریستالهای نیمه هادی در لوس آلاموس و نویسنده اصلی این گزارش ، گفت: "این رویکرد کوانتومی با وعده بسیار خوبی برای نوع جدید سلولهای خورشیدی بدون عنصر سمی و دارای عنصر قابل تحمل قابل توجه است." روی جلد مجله Nature Energy.
محققان نه تنها دستگاههای بسیار کارآمد را به نمایش گذاشتند بلکه آنها مکانیسم زمینه تحمل قابل توجه نقص را نیز آشکار ساختند. به جای اینکه مانع عملکرد فتوولتائیک شود ، نقص در نقاط کوانتومی سلنید ایندیوم مس در واقع به فرآیند فوتوکنترل کمک می کند.
نقاط کوانتومی قبلاً کاربردهای زیادی پیدا کرده اند ، و موارد بیشتری در دسترس هستند. به ویژه ، آنها فرستنده نور بسیار کارآمد هستند. آنها از دیگر انواع مواد تابش نور متمایز هستند ، زیرا رنگ آنها ثابت نیست و با تنظیم اندازه نقطه کوانتومی می توان به راحتی تنظیم کرد. این ویژگی در نمایشگرها و تلویزیونها مورد استفاده قرار گرفته است و به زودی به لامپهای قابل تنظیم با رنگ کارآمدتر کمک می کند.
فیزیک منحصر به فرد کریستال های نیمه هادی nanosized تهیه شده توسط سنتز کلوئیدی ، دانشمندان را برای چندین دهه مجذوب خود کرده است. با توجه به اندازه های بسیار كوچك آنها - چند نانومتر در سراسر - خواص نانوكریستال ها را می توان در اساسی ترین سطح كوانتومی مکانیكی دستكاری كرد. از این رو به آنها "نقاط کوانتومی" گفته می شود.
ویژگی های قابل تنظیم اندازه نقاط کوانتومی همچنین می تواند به میزان موثر نور خورشید کمک کند ، که در تبدیل انرژی خورشیدی کاربرد بسیار خوبی دارد. کارآیی سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی مدرن به سرعت به آنهایی که از فتوولتائیک های فیلم نازک سنتی استفاده می کنند ، نزدیک می شوند. با این حال ، در اکثر موارد آنها حاوی فلزات سنگین بسیار سمی مانند سرب و کادمیوم هستند که باعث می شود کاربرد عملی آنها محدود شود.
محققان لس آلاموس سلولهای خورشیدی کوانتومی جدید با راندمان بالا را توصیف کردند که عاری از عناصر سمی نبودند . این تیم با افزودن روی از واکنش های مس ، ایندیوم و سلنیوم استفاده کرده و نقاط کوانتومی روی را از بین برد. این نقاط در قسمت خالی یک فیلم تیتانیایی بسیار متخلخل که به عنوان یک بار جمع آوری الکترود در خدمت بود ، درج شدند.
فوتونهای خورشیدی حادثه ای توسط نقاط کوانتومی جذب می شوند ، که منجر به آزاد شدن الکترون های محکم بسته شده به باند انتقال قدرت بالا شد. این الکترونها سپس به الکترود تیتانیا منتقل شدند که در نهایت یک دوربرگردان تولید کرد.
کلیموف گفت: "ما از نتایج اندازه گیری دستگاههای خود خوشحال شدیم." وی افزود: "به دلیل ترکیب بسیار پیچیده آنها (چهار عنصر در همان ذره نانوزه شده با هم ترکیب شده اند) ، این نقاط مستعد نقص هستند. به این معنی که بازده تبدیل فوتون به الکترون 85 درصد بود. "
سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی رمان که در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس تولید شده اند با راندمان دستگاههای مبتنی بر نقطه کوانتومی موجود مطابقت دارند ، اما بدون سرب یا سایر عناصر سمی که بیشتر سلولهای خورشیدی از این نوع به آن اعتماد دارند.
ویکتور کلیموف ، فیزیکدان متخصص نانو کریستالهای نیمه هادی در لوس آلاموس و نویسنده اصلی این گزارش ، گفت: "این رویکرد کوانتومی با وعده بسیار خوبی برای نوع جدید سلولهای خورشیدی بدون عنصر سمی و دارای عنصر قابل تحمل قابل توجه است." روی جلد مجله Nature Energy.
محققان نه تنها دستگاههای بسیار کارآمد را به نمایش گذاشتند بلکه آنها مکانیسم زمینه تحمل قابل توجه نقص را نیز آشکار ساختند. به جای اینکه مانع عملکرد فتوولتائیک شود ، نقص در نقاط کوانتومی سلنید ایندیوم مس در واقع به فرآیند فوتوکنترل کمک می کند.
نقاط کوانتومی قبلاً کاربردهای زیادی پیدا کرده اند ، و موارد بیشتری در دسترس هستند. به ویژه ، آنها فرستنده نور بسیار کارآمد هستند. آنها از دیگر انواع مواد تابش نور متمایز هستند ، زیرا رنگ آنها ثابت نیست و با تنظیم اندازه نقطه کوانتومی می توان به راحتی تنظیم کرد. این ویژگی در نمایشگرها و تلویزیونها مورد استفاده قرار گرفته است و به زودی به لامپهای قابل تنظیم با رنگ کارآمدتر کمک می کند.
فیزیک منحصر به فرد کریستال های نیمه هادی nanosized تهیه شده توسط سنتز کلوئیدی ، دانشمندان را برای چندین دهه مجذوب خود کرده است. با توجه به اندازه های بسیار كوچك آنها - چند نانومتر در سراسر - خواص نانوكریستال ها را می توان در اساسی ترین سطح كوانتومی مکانیكی دستكاری كرد. از این رو به آنها "نقاط کوانتومی" گفته می شود.
ویژگی های قابل تنظیم اندازه نقاط کوانتومی همچنین می تواند به میزان موثر نور خورشید کمک کند ، که در تبدیل انرژی خورشیدی کاربرد بسیار خوبی دارد. کارآیی سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی مدرن به سرعت به آنهایی که از فتوولتائیک های فیلم نازک سنتی استفاده می کنند ، نزدیک می شوند. با این حال ، در اکثر موارد آنها حاوی فلزات سنگین بسیار سمی مانند سرب و کادمیوم هستند که باعث می شود کاربرد عملی آنها محدود شود.
محققان لس آلاموس سلولهای خورشیدی کوانتومی جدید با راندمان بالا را توصیف کردند که عاری از عناصر سمی نبودند . این تیم با افزودن روی از واکنش های مس ، ایندیوم و سلنیوم استفاده کرده و نقاط کوانتومی روی را از بین برد. این نقاط در قسمت خالی یک فیلم تیتانیایی بسیار متخلخل که به عنوان یک بار جمع آوری الکترود در خدمت بود ، درج شدند.
فوتونهای خورشیدی حادثه ای توسط نقاط کوانتومی جذب می شوند ، که منجر به آزاد شدن الکترون های محکم بسته شده به باند انتقال قدرت بالا شد. این الکترونها سپس به الکترود تیتانیا منتقل شدند که در نهایت یک دوربرگردان تولید کرد.
کلیموف گفت: "ما از نتایج اندازه گیری دستگاههای خود خوشحال شدیم." وی افزود: "به دلیل ترکیب بسیار پیچیده آنها (چهار عنصر در همان ذره نانوزه شده با هم ترکیب شده اند) ، این نقاط مستعد نقص هستند. به این معنی که بازده تبدیل فوتون به الکترون 85 درصد بود. "
آکومولاتور ها به صاف نگه داشتن سر کمک می کنند