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發(fā)光太陽能聚光器獲新進(jìn)展


時間:2015-08-27 作者:五五
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艷陽天把任何一扇窗戶變成可用的電源,這并非突發(fā)奇想,采用量子點(diǎn)的發(fā)光太陽能聚光器技術(shù)已把這種想法變成了現(xiàn)實(shí)。
     是窗戶,亦是電源
     發(fā)光太陽能聚光器(LSC)是一項(xiàng)新興的捕獲陽光的技術(shù),有可能顛覆我們對能源的思考和利用方式。美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室與意大利米蘭比可卡大學(xué)等單位研究人員組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì),在最新一期的《自然·納米技術(shù)》雜志上發(fā)表了以《采用無重金屬膠體狀量子點(diǎn)的高效大面積無色發(fā)光太陽能聚光器》為題的研究成果。
     洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室首席研究員維克多·克里莫夫說:“在這種新的設(shè)備中,通過窗戶的一部分透射光被分散在玻璃窗上的納米粒子(半導(dǎo)體量子點(diǎn))吸收,然后重新發(fā)射出人的肉眼看不見的紅外波長,這些波被引導(dǎo)到窗戶邊上的太陽能電池上?!笔褂眠@種設(shè)計(jì),艷陽天里一扇幾乎透明的窗戶即會成為一個發(fā)電機(jī),可以在大熱天為空調(diào)提供電力,或者在寒冬給房間里的熱水器供電。
      既無色,也無毒
     20144月,這個合作研究團(tuán)隊(duì)從理論上證明,應(yīng)用的復(fù)合量子點(diǎn)設(shè)備不適合現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用程序,因?yàn)樗鼈兪腔谟卸镜闹亟饘冁k制成,并且只能夠吸收一小部分的太陽能,這導(dǎo)致了有限的捕光效率,并使集中器上會有深黃色或紅色痕跡。
     在描述這個新興的研究時,比可卡大學(xué)材料科學(xué)系物理學(xué)教授弗朗西斯科指出:“為了讓這個技術(shù)盡快從實(shí)驗(yàn)室走出來,到可持續(xù)性建筑中充分發(fā)揮潛力,就必須實(shí)現(xiàn)能夠捕獲整個太陽光譜的無毒聚光器?!?/span>
     于是,研究人員更新方法來解決著色的問題。克里莫夫解釋說:“新的設(shè)備使用了一個復(fù)雜的組合物,通常被簡稱為CISeS,包括銅(Cu)、銦(In)、硒(Se)和硫(S)。重要的是,這些粒子不含任何有毒的金屬。
     他強(qiáng)調(diào),CISeS的量子點(diǎn)提供了一個統(tǒng)一的太陽光譜覆蓋面,從而增加了具有中性色調(diào)的窗戶,顏色也沒有任何失真感。此外,它們發(fā)射的近紅外光是人的肉眼看不見的,非常適合最常見的基于硅的太陽能電池。
     效率高,成本低
     這項(xiàng)成果的一個關(guān)鍵優(yōu)勢,是在程序上完全可以與用于裝配高質(zhì)量聚合物窗戶的電池鑄造的工業(yè)方法相媲美。在制造過程中,需要把量子點(diǎn)封裝在一個高光學(xué)品質(zhì)的透明聚合物基體內(nèi)。研究人員使用了一個交叉結(jié)合的聚十二基異丁烯酸鹽,其屬于丙烯酸酯類聚合物,它的長側(cè)鏈可防止量子點(diǎn)的凝聚,并給它們提供“友好”的環(huán)境,以允許其封裝到聚合物上而保持量子點(diǎn)光散發(fā)的高效特性。
    弗朗西斯科說:“我們?nèi)匀灰3謧鬏斨茖?dǎo)發(fā)光的關(guān)鍵能力,并且沒有吸收的損耗,以彌補(bǔ)與真正窗戶尺寸兼容的高光電效率。而審美因素對于一項(xiàng)新興技術(shù)的期望也是至關(guān)重要的。

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