Fotovoltaikler şu anda kârlı olmaktan çok uzak, yalnızca bir sübvansiyon politikası olduğu yanılsamasını veriyor. Bu nedenle, özellikle enerji verimliliği açısından ilerleme potansiyeli önemlidir. İşte bu kriteri iyileştirmeye çalışan bir araştırma örneği… ama ne pahasına?
“Indiana, Notre Dame Üniversitesi'nde, Dr. Prashant V. Kamat liderliğindeki bir grup araştırmacı, geleneksel olarak kullanılan yarı iletkenlerin yerine farklı boyutlarda yarı iletken kuantum noktaları ve TiO2 nanotüpleri birleştirerek fotovoltaik hücreler geliştirdi. , onları çok daha verimli hale getiriyor. Enerji Bakanlığı Temel Enerji Bilimleri Ofisi tarafından desteklenen çalışma Journal of the American Chemical Society'de yayınlandı.
Bilim adamları bu yarı iletken Kadmiyum Selenid (CdSe) kuantum noktalarını diğer malzemeler yerine kullanıyorlar çünkü boyutlarına bağlı olarak belirli dalga boylarını absorbe etme konusunda benzersiz bir avantaja sahipler: daha küçük kuantum noktaları daha kısa dalga boylarını emer, daha büyük olanlar daha uzun olanları emer. Araştırmacılar, birkaç tür Kuantum noktasını CdSe ile birleştirerek, daha geniş bir ışık spektrumunu emen ve dolayısıyla daha verimli olan ışığa duyarlı hücreler oluşturabilirler. Ekip, bu kuantum noktalarını nanometrik kalınlıkta bir filmin yüzeyinde sıralı bir modelde düzenledi ve bunlara titanyum dioksit (TiO2) nanotüpleri entegre etti. Kuantum noktaları fotonları emer ve daha sonra nanotüpler tarafından taşınan ve bir elektrot tarafından toplanan elektronları üretir, böylece foto akımı üretir.
Araştırmacılar, belirli dalga boylarının emilmesinin yanı sıra, kuantum noktalarının boyutunun, bu nanopartiküllerin dört tipini deneyerek (2,3 ile 3,7 nm arasında) performans üzerinde bir etkiye sahip olduğunu fark ettiler. 505 ve 580 nm arasındaki dalga boylarında absorpsiyon zirveleri sergilerler. Daha küçük kuantum noktaları, fotonları elektronlara daha hızlı dönüştürebilirken, daha büyük olanlar daha fazla foton yüzdesini emer. 3 nm çaplı kuantum noktaları en iyi uzlaşmayı sunar. Farklı kuantum noktalarından oluşan ilk fotovoltaik hücrenin geliştirilmesinden sonra, araştırmacılar, boyutlarına göre kuantum noktalarının katmanlarını üst üste bindirerek "gökkuşağı" hücreleri oluşturmak için araştırmalarının sonraki adımlarını planlıyor: dış katman, küçük olanlar maviyi emer ve kırmızı ışık (daha uzun dalga boyu) bu katmandan geçerek kırmızıyı emen daha büyük kuantum noktalarından oluşan iç katmana ulaşarak bir gradyan d oluşturur. Küçük kuantum noktalarının hızlı dönüşümü ve daha büyük kuantum noktalarının yüksek soğurma oranının etkilerini birleştirirken 'gökkuşağı' emilimi.
Mevcut silikon ışığa duyarlı hücreler% 15 ila% 20 arasında bir verime sahiptir, geri kalanı ısıda kaybolur. Kamat,% 30'u kolayca aşabilen bu yeni "gökkuşağı" fotovoltaik hücre tipleriyle daha fazla verimlilik öngörüyor. "
Kaynak: Adit'in BE'leri