Опрос

Выгодно ли использовать солнечные батареи в быту (например, установить их на крыше коттеджа)?:

Достижения квантовой физики на службе гелиоэнергетики

Ученые из Национальной лаборатории (Лос-Аламос) и Университета Милано-Бикока (Италия) выяснили, что светоизлучающий потенциал квантовых точек можно использовать для значительного повышения производительности солнечных батарей.

Квантовые точки – это высокоэффективные излучатели (обычно – молекулы красителей), которые содержатся в специальных прозрачных брусках, называемых люменисцентными солнечными концентраторами. Такие точки поглощают солнечный свет и переизлучают его с большей длиной волны в направлении торца бруска, где он фокусируется на солнечных батареях. Помимо повышения производительности, такие концентраторы позволяют воплотить принципиально новые конструкции и технологии. Например, фотоокна, благодаря которым весь фасад здания превращается в единый солнечный модуль.

солнечные батареи

До последнего времени использование подобных устройств затруднялось из-за частичного перекрывания излучаемых и поглощаемых спектральных полос. Иными словами, концентраторы повторно поглощали ими же излученный свет, что приводило к значительным энергопотерям. В Лос-Аламосе были разработаны квантовые точки-излучатели сверхбольших размеров (диаметром порядка 100 ангстрем), причем с искусственно смоделированным дополнительным интервалом между поглощаемыми и излучаемыми диапазонами. За счет этого удалось решить проблему двойного поглощения.

Квантовые точки из Лос-Аламоса представляют собой наноструктуру, состоящую из светоизлучающего ядра кадмия селенида и светопоглощающей оболочки кадмия сульфида. Такое функциональное распределение между двумя составными частями привело к формированию большого спектрального сдвига и, как следствие, - минимизации потерь повторной абсорбции.

Проведенные спектроскопические измерения показали, что в больших образцах из полиметилметакрилата почти полностью отсутствуют потери на дистанциях в несколько десятков сантиметров. Причем при симулировании солнечного излучения фотонная эффективность достигала 10% для каждого поглощенного фотона. Исследуемые образцы отличались высокой прозрачностью, что позволяло их использовать, например, в фотоокнах. При этом коэффициент концентрации при увеличении солнечных потоков был больше четырех.

На основе данных исследований был сделан вывод, что такие квантовые точки с модифицированным спектральным смещением являются одним из самых перспективных направлений в создании крупных солнечных концентраторов с независимыми спектрами излучения/поглощения.

Комментарии

Отправить комментарий

CAPTCHA
Проверка, что вы человек, а не спам-бот.
Image CAPTCHA
Напишите буквы и числа, которые вы видите на картинке.

калькулятор

Система Orphus