研究人员开发了可以发电的双层太阳能窗户

研究人员发明了可以发电的双层太阳能窗户

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National laboratory)的研究人员正在研制一种双窗格太阳能窗户,这种窗户既能高效地发电,又能遮阳和隔热。这一切都是通过一种新的窗口结构实现的,该结构利用了两层不同的低成本量子点来吸收太阳光谱的不同部分。这种方法补充了现有的光伏技术,在现有的太阳能电池板上增加了高效率的阳光收集器,或者将它们作为半透明的窗户集成到建筑中。

利用两种“设计”量子点,研究人员正在制造双窗格太阳能窗户,这种窗户发电效率更高,还能提供良好的遮阳和隔热效果。这一切都是通过一种新的窗口结构实现的,该结构利用了两层不同的低成本量子点来吸收太阳光谱的不同部分。

首席研究员Victor Klimov说:“由于我们可以用低成本、可溶液处理的材料实现强大的性能,这些基于量子点的双层玻璃窗和更复杂的发光太阳能聚光器提供了一种降低太阳能发电成本的新方法。”“这种方法补充了现有的光伏技术,在现有的太阳能电池板上增加了高效率的阳光收集器,或者将它们作为半透明的窗户集成到建筑中。”

这一进展的关键是“太阳光谱分裂”,它允许分别处理高能量和低能量的太阳光子。高能光子可以产生更高的光电压,从而提高整体功率输出。这种方法也提高了光电流,因为使用在前一层的点实际上是“无重吸收”的。

为了实现这一目标,洛斯阿拉莫斯研究小组在量子点中加入了锰离子作为高发射性杂质。被量子点吸收的光激活了这些杂质。激活后,锰离子发出能量低于量子点吸收开始。这种方法几乎完全消除了量子点自吸收所造成的损耗。

为了将一扇窗户转变为串联发光太阳光收集器,洛斯阿拉莫斯研究小组在前窗玻璃表面沉积了一层高发射率掺杂锰的量子点,在后窗玻璃表面沉积了一层铜铟硒化量子点。前一层吸收太阳光谱中的蓝色和紫外线部分,而其余的光谱被底层吸收。

在吸收之后,小点会重新发出波长更长的光子,然后重新发出的光通过内部完全反射被引导到窗户的玻璃边缘。在那里,集成在窗框中的太阳能电池收集光线并将其转化为电能。

吴开封,等,“基于工程量子点的串联发光太阳能聚光器”,《自然光子学》,2018;DOI 10.1038 / s41566 - 017 - 0070 - 7

2的评论关于“研究人员开发发电的双层太阳能窗户”

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