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玻璃窗也能發電?國外已經開始使用

出處:www.ibkrcl.icu發布時間:2015-09-16

玻璃窗也能發電?國外已經開始使用

利用量子點發光太陽能聚光器技術,可以讓紐約世界貿易中心7.2萬平方米玻璃幕墻,產生超過相當于350套公寓所需要的電力。

圖片來源:CFP

艷陽高照時,屋子里的每一扇玻璃窗都會成為發電機,可以在炎炎夏日為空調提供電力,或者在寒冬給房間里的熱水器供電。

在量子點發光太陽能聚光器技術被發明后,用玻璃窗捕獲陽光并轉化為可用電源,這將不再是異想天開。這種新興的太陽能轉化設備——發光太陽能聚光器(LSC)能把幾乎透明的玻璃窗變成發電機,為人們提供電能。

LSC技術

“這項新興技術是將一部分透射光分散在玻璃窗上,被納米粒子(半導體量子點)吸收,然后重新發射出肉眼看不見的紅外波長,再被傳導到窗戶邊框上的太陽能電池上。” 洛斯阿拉莫斯國家實驗室首席研究員維克多·克里莫夫說。

克里莫夫供職的阿拉莫斯國家實驗室隸屬美國能源部,成立于1943年成立,世界上第一顆原**和氫彈就在這里誕生。該實驗室與意大利米蘭比可卡大學等單位的研究人員一起,在最新一期的《自然·納米技術》雜志上發表了《采用無重金屬膠體狀量子點的高效大面積無色發光太陽能聚光器》一文,此文講述了該技術的最新研究成果。

意大利研究團隊首席研究員塞爾吉奧·布羅維尼則表示,這種量子點太陽能技術,在中短期內便可產業化,不僅能把屋頂轉變為太陽能發電機,還會改變到城市整體的建筑風格。

LSC模擬圖

“對于人口密集的城市地區,這尤為重要,要想收集夠建筑內外所需的能源,僅僅靠屋頂是遠遠不夠的”,布羅維尼說。該研究團隊估計,該項技術如應用于紐約世界貿易中心7.2萬平方米的玻璃幕墻,將其分為1.2萬扇窗戶,可能生成相當于超過350套公寓所需要的電力。

另外,布羅維尼還表示,這項技術也是促使城市朝向零能耗的環保目標邁進的推動力之一。

量子點發光太陽能聚光器還具有節能作用,其過濾效果能降低室內溫度,這也意味著可以減少空調的運轉時間。

照射區域與背面反射的效果

這項新技術在去年4月還僅停留在“紙上談兵”。當時,這個合作研究團隊在理論上得出結論:由于發光太陽能聚光器是基于有毒的重金屬鎘制成,只能夠吸收一小部分的太陽能,設備捕光的效率并不高,還會使設備留有深黃色或紅色痕跡,因此,該復合量子點設備目前并不適合在對審美有要求的現實場景之中。

“為了讓這個技術盡快從實驗室走出來,我們必須得盡快研發出能捕獲整個太陽光譜且無毒的聚光器。”比可卡大學材料科學系物理學教授弗朗西斯科說。

研究人員嘗試用其他方法來解決著色的問題。新的設備使用了一個復雜的組合物,簡稱為CISeS,包括了銅(Cu)、銦(In)、硒(Se)和硫(S)等元素。“這些粒子不含任何有毒的金屬。”克里莫夫解釋說,“CISeS的量子點提供了統一的太陽光譜覆蓋面,增加了具有中性色調的窗戶,顏色也沒有任何失真感。”此外,他還強調,新的裝置發射的近紅外光肉眼不可見,非常適合最常見晶硅太陽能電池。

表面嵌入多晶硅太陽能電磁陣列

在制造過程中,需要把量子點封裝在一個高光學品質的透明聚合物基體內。研究人員使用了一個交叉結合的聚十二基異丁烯酸鹽,其屬于丙烯酸酯類聚合物,它的長側鏈可防止量子點的凝聚,并為其提供“友好”的環境,保持量子點光散發的高效特性。

在保證與真正窗戶尺寸兼容高光電效率的同時,“審美因素對于一項新興技術的期望也是至關重要的。”弗朗西斯科說。

成本則是另外一個需要解決的問題。“目前采用的材料來制造量子點比之前的材料便宜很多,在使用低成本、低風險的量子點組成混合物CISeS,克服了對這種技術商業化的又一障礙。”曾在洛斯阿拉莫斯國家實驗室工作的博士后、目前量子點領域的企業家(UbiQD創始人和總裁)亨特·麥克丹尼爾補充說道


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