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(diào)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(shù)被發(fā)明后,,用玻璃窗捕獲陽光并轉(zhuǎn)化為可用電源,這將不再是異想天開,。這種新興的太陽能轉(zhuǎn)化設(shè)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(shù)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(shù)》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(shù)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(shù),在中短期內(nèi)便可產(chǎn)業(yè)化,,不僅能把屋頂轉(zhuǎn)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(nèi)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(shù)如應用于紐約世界貿(mào)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(shù)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(nèi)溫度,,這也意味著可以減少空調(diào)的運轉(zhuǎn)時間,。
這項新技術(shù)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(jié)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(shè)備捕光的效率并不高,,還會使設(shè)備留有深黃色或紅色痕跡,,因此,該復合量子點設(shè)備目前并不適合在對審美有要求的現(xiàn)實場景之中,。
“為了讓這個技術(shù)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?!北瓤煽ù髮W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(zhì)的透明聚合物基體內(nèi),。研究人員使用了一個交叉結(jié)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(cè)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(shù)的期望也是至關(guān)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(shù)商業(yè)化的又一障礙,?!痹诼逅拱⒗箛覍嶒炇夜ぷ鞯牟┦亢蟆⒛壳傲孔狱c領(lǐng)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,。