پنجره‌های جدید خورشیدی دو طرفه کوانتومی

به گزارش برق نیوز، گروه آزمایشگاهی لوس آلاموس این پنجره جدید را با استفاده از دو لایه از نقاط کوانتومی کم‌قیمت با قسمت‌های مجزا در طیف خورشید طراحی کرده است.

پنجره‌های خورشیدی با دو شیشه به نقاط کوانتومی منگنز مجهز هستند که نور آبی و ماوراء بنفش را بر روی سطح شیشه جلویی جذب کرده و نقاط کوانتومی ایندیم سولفید مس و بقیه طیف نور را بر روی سطح پشتی شیشه جذب می‌کند. هنگامی که نور جذب می‌شود نقاط کوانتومی آن را در طول موج طولانی‌تر منتشر می‌کنند. بازتاب داخلی، نور را به لبه‌ها هدایت کرده و با استفاده از سلول‌های خورشیدی در قاب پنجره جمع آوری کرده و سپس تبدیل به انرژی می‌شوند.

طبق گزارش لوس آلاموس تجزیه طیف خورشیدی در این پنجره‌ها که انرژی بالاتر و پایین‌تر از فوتون‌های خورشیدی دارند به طور جداگانه پردازش می‌شود و در واقع این مورد نکته اصلی در این تحقیق است.

نقاطی که در لبه جلویی ظاهر می‌شوند اساسا برای جذب مجدد آزاد هستند و این گروه با استفاده از نقاط کوانتومی با یون منگنز از ناخالصی‌های تابشی استفاده می‌کنند. نور جذب شده توسط نقاط کوانتومی این ناخالصی را فعال کرده و پس از فعال‌سازی یون‌های منگنز انرژی کمتری نسبت به جذب نقاط کوانتومی منتشر می‌کنند. این ترفند اجازه می‌دهد تا تقریبا همه اتلاف به دلیل خودجذبی نقاط کوانتومی کاهش یابد.

نمونه اولیه این پنجره کوانتومی بازده بالای ۶.۴ درصد برای نور خورشید و بهره‌وری تبدیل انرژی خورشیدی به برق ۳.۱ درصد را داشت. کارایی این پنجره با توجه به معماری دو طرفه آن بیش از دستگاه‌های تک‌لایه است و در ساختار‌هایی با ابعاد پنجره LSC بیش از ۲۵۰۰ سانتیمتر مربع بیش از ۱۰۰ درصد است.

ویکتور کلیموف پژوهشگر ارشد این تحقیق می‌گوید: با مواد ارزان‌قیمت، مواد قابل پردازش، نقاط کوانتوم و پنجره‌های دوبل روش جدیدی برای کاهش هزینه‌های انرژی خورشیدی و تامین الکتریسیته ارائه خواهد شد.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Photonics منتشر شده است.