量子点的尺寸通常在1到10纳米的范围内,并且包含几个到几十个原子。
由于带电载流子的运动的三维限制,能量被量化。
量子点具有许多性质,例如巨电导,可变带隙和可变光谱吸收。
与最流行的多晶硅太阳能电池相比,这些特性使得量子点太阳能电池大大提高了光电转换率。
生产能耗可降低20%,光电效率可提高50%至1倍以上,降低材料成本。
量子点大多数太阳能光伏电池将发挥以下作用:1增加吸收系数:量子点限制效应使间隙随粒径增大,因此量子点结构材料可以吸收广谱的太阳光。
2带间转换形成子带:由于带间转换,频谱由一系列线谱组成。
带间跃迁可以将具有小于主带隙的入射光子能量的光子转换成载流子的动能。
可以一起使用多个带隙来产生电子 - 空穴对。
3量子隧穿和载流子传输:光伏现象的本质是材料中的光电转换特性,它与电子的传输特性密切相关。
太阳能,交通运输,通信/通信,石油,海洋,气象,家庭照明电力和光伏电站等,也可以利用其卓越的纳米特性和光电功能开发军事应用,建筑外墙(包括玻璃窗和一些屋顶材料上覆盖着一层纳米硅)发电,整车的外观和发电量。
最近,圣母大学的一个研究小组制作了世界上第一个具有各种尺寸量子点的太阳能电池,在TiO2纳米薄膜和纳米管表面组装了CdSe量子点,并吸收了光,CdSe方向。
TiO 2发射电子,然后将其收集在导电电极上以产生光电流。
他们研究了不同粒径2.3至3.7 nm的四个量子点,它们在505-580 nm波段具有不同的吸收峰。
研究员Prashant V. Kamat表示,在TiO2纳米管上固定CdSe量子点可以形成规则的组装结构,不仅可以使电子有效地传输到电极表面,还可以提高电池效率。
量子点可以组装在纳米管的内外表面上,长度为800nm,电子传输效率高于薄膜。
研究发现,小量子点可以以更快的速率将光子转换为电子,而大量子点可以吸收更多的入射光子。
3纳米量子点具有最佳折衷,但改善转换和吸收效率的工作仍在继续。
此外,研究人员还计划根据某些规则组装这些量子点以形成“彩虹”。
太阳能电池:电池表面上的小量子点吸收蓝光,穿过表面层的红光被大量内层覆盖。
点吸收。
预计这将使电池的效率提高30%以上,而传统的硅电池仅为15%至20%。
相关研究工作将在美国化学学会(JACS)上发表。