Главная » Блог » Связывание квантовых точек повысит производительность солнечных батарей

Связывание квантовых точек повысит производительность солнечных батарей

Группа ученых из Нидерландов впервые показала, что свободные электроны, полученные в солнечной батарее в результате поглощения фотона, могут свободно перемещаться в слоях связанных квантовых точек. По мнению исследователей, их открытие может иметь большое значение для развития дешевых и эффективных солнечных элементов на базе квантовых точек.

Солнечная энергия является одним из наиболее популярных видов альтернативного топлива.

На сегодняшний день в связи с увеличением потребления энергии в развитых странах одной из передовых тем исследований являются поиски альтернативного источника этой. Один из наиболее простых и доступных вариантов – солнечная энергия, доступная практически везде.

Основная проблема, с которой приходится столкнуться при использовании энергии солнца, заключается в преобразовании света в электричество. Существующие на сегодняшний день кремниевые солнечные батареи хоть и достаточно эффективны, слишком дороги для массового производства. Более дешевые варианты солнечных ячеек на базе других материалов при этом пока не достаточно эффективны. К примеру, предел эффективности органических солнечных элементов – не более 8%.

Теоретически улучшить свойства солнечных ячеек можно при помощи нанотехнологий. К сожалению, исследования показали, что далеко не все нанострукутуры оказывают положительное влияние на эффективность ячеек. К примеру, работы многих ученых показывают, что в нанокристаллах фотоны вместо высвобождения свободного электрона, обычно формируют экситоны (связанные пара электрона и фотона), которые нельзя извлечь при помощи электродов. Аналогичная проблема наблюдается в органических солнечных ячейках – поглощенные фотоны не производят в них нужного количества свободных электронов.

Один из функциональных способов повышения эффективности солнечных батарей – использование полупроводниковых наночастиц в качестве структурного материала.

В теории эффективность подобных ячеек может достигать 44%.

Это возможно благодаря тому, что один фотон в квантовой точке может вызывать лавинное высвобождение электронов (хотя в традиционной солнечной батарее каждая поглощенная частица высвобождает только один электрон).

Известно, что при поглощении фотона происходит образование пары свободных носителей тока – электрона и дырки. Ранее исследователи уже преуспели в создании таких пар в отдельных квантовых точках, но эту технологию до сих пор нельзя было применить в реальных солнечных батареях, где оба типа носителей должны иметь возможность свободно перемещаться к электродам.

Группа ученых из Delft University of Technology (Нидерланды) решила эту проблему, показав, что

**квантовые точки действительно применимы для создания солнечных батарей, т.к. электроны и дырки могут свободно перемещаться между ними, если отдельные точки связаны между собой с помощью «соединительных» молекул.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

По мнению исследователей, если покрытие солнечной ячейки будет состоять из плотно сгруппированных квантовых точек, такая система сможет поглощать даже один единственный фотон, т.к., согласно эксперименту, в этом случае не образуется упомянутых выше экситонных пар. Более того, по мнению исследователей, свойствами такого покрытия из квантовых точек можно управлять, регулируя расстояние между отдельными точками.


Читайте также

Google упорно отмалчивается о выявленных уязвимостях платформы Android

Google упорно отмалчивается о выявленных уязвимостях платформы Android

Уже месяц прошёл с момента, когда независимые эксперты сообщили о двух явных уязвимостях в платформе Android, …

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *