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美国研究出玻璃窗户低成本光伏发电系统

2016-11-04 15:37:03来源:中国建设报编辑:林龙豪
  美国洛斯阿拉莫斯国家实验室官方网站近日报道,该实验室高等太阳能光物理中心的研究团队通过向普通玻璃喷涂薄层量子点,获得了一定的太阳能转化效率,从而可以将建筑物中的玻璃窗户变成低成本光伏发电系统。

  人们总是试图用多个相连的太阳能电池模块来捕获落在窗户上的太阳能。“而利用一种机制将捕获的太阳光直接送往窗户边缘的太阳能电池,不仅能大大简化装置,而且成本更低。现在我们做到了。”领导这项研究的纳米技术工程师维克托·克里莫夫说。

  研究人员表示,新研究证明,量子点等纳米晶体可用来制作大面积和高性价比的收集散射光源装置,对吸光性和稳定性的相关测试也表明,这类装置与其他太阳能电池相比毫不逊色。这些涂层还能回收再利用,玻璃也是随手可得,正是那些房顶没有足够地方安装太阳能板的高楼大厦的首选。他们接下来会继续调整量子点浓度,以改善吸光特性和转化效率,便于早日投入使用。

  克里莫夫团队发现,一种超薄量子点涂层能让普通玻璃变身太阳能板,维持功能长达14年之久,而且能源转化效率现在已经高达1.9%,虽然离实用所需的6%还有差距,但他们能够很快达到这个目标。而且向窗户玻璃喷涂量子点非常容易,只需一台机器将浆状量子点和PVP聚合物喷涂到玻璃上,然后用刮片将其铺开成薄层即可。

  克里莫夫团队所用的量子点含有一个砷化镉内核与一个镉锌硫层外壳,并覆盖一层二氧化硅以防外壳层氧化而丧失吸光功能。当太阳光子遇到量子点后,外壳内的电子从共价带跃迁到传导带,留下空穴。电子和空穴同时跳到内核,在那里重新聚合形成光子。在设计中,他们让外壳层只吸收高能光子,这样新光子就会很容易通过内部反射传送到整块玻璃和量子点层,最终到达玻璃边缘,被那里的太阳能电池吸收。

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