«Солнечные» стеклопакеты с квантовыми точками получили повышенный КПД
Исследователи из Национальной лаборатории Лос-Аламоса использовали новую технологию квантовых точек для окон с однокамерными стеклопакетами, что позволило улучшить их теплоизоляционные свойства, а также увеличить, пишет fmgnews.info.
Для создания новой архитектуры «солнечного» окна американские инженеры применили два слоя недорогих фрагментов полупроводников, настроенных на то, чтобы принимать различные волны солнечного спектра.
На переднее стекло стеклопакета были нанесены квантовые точки с примесью марганца, поглощающими синий и ультрафиолетовый, а на поверхность заднего – квантовые точки на основе селенид меди-индия, поглощающими остальную часть спектра. Таким образом, окно способно выступать в роли тандемного люминесцентного солнечного концентратора (ЛСК), в котором поглощаемый точками солнечный свет переизлучается к краям рамы, где преобразуется фотоэлементами в электричество.
Как заявляют ученые, разложение солнечного спектра – в котором фотоны с более высоким и низким потенциалом энергии могут обрабатываться отдельно – является ключевым для исследования. Точки в переднем слое становятся, по существу, свободными от реабсорбции, что, по их мнению, было достигнуто путем включения в них ионов марганца, которые выступили в качестве высокоэмиссионных примесей.
«Свет, поглощенный квантовыми точками, активирует эти примеси. После активации ионы марганца испускают свет при энергиях ниже момента поглощения квантовой точки. Этот «трюк» позволяет почти полностью устранить потери из-за самопоглощения квантовыми точками», – говорит руководитель исследования Виктор Климов.
Работа ученых была опубликована в журнале Nature Photonics. Согласно статье, прототип «солнечного» окна демонстрирует высокую оптическую квантовую эффективность люминесценции с показателем 6,4% и эффективность преобразования солнечной энергии в электричество, равную 3,1%.
Исследователи Лос-Аламоса полагают, что их изобретение позволит создавать недорогие ЛСК на основе квантовых точек, а также наделять стеклопакеты функцией солнечных батарей. Строительные конструкции с такими свойствами позволят в будущем превращать окна и целые фасады зданий в эффективные солнечные станции.
