艷陽高照時,屋子里的每一扇玻璃窗都會成為發(fā)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(fā)光太陽能聚光器技術被發(fā)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(fā)光太陽能聚光器(LSC)能把幾乎透明的玻璃窗變成發(fā)電機,,為人們提供電能,。
“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(fā)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,,世界上第一顆原子彈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(fā)表了《采用無重金屬膠體狀量子點的高效大面積無色發(fā)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(yè)化,,不僅能把屋頂轉變?yōu)樘柲馨l(fā)電機,還會改變到城市整體的建筑風格,。
“對于人口密集的城市地區(qū),,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(huán)保目標邁進的推動力之一,。
量子點發(fā)光太陽能聚光器還具有節(jié)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,。
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(fā)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(fā)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,。
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(huán)境,,保持量子點光散發(fā)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,?!备ダ饰魉箍普f。
成本則是另外一個需要解決的問題,?!澳壳安捎玫牟牧蟻碇圃炝孔狱c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(yè)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(yè)家(UbiQD創(chuàng)始人和總裁)亨特·麥克丹尼爾補充說道,。