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由于最近洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员与米兰 - 比可卡大学(UNIMIB)的科学家合作开展了量子点工作，因此可以出现兼作太阳能电池板的房屋窗户。他们的项目表明量子点的优异发光特性可以通过帮助更有效地收获太阳光而应用于太阳能。

洛杉矶阿拉莫斯先进太阳光物理中心(CASP)的首席研究员Victor Klimov说：“关键的成就是使用新一代特殊工程量子点的大面积发光太阳能聚光器的示范。

量子点是超小比特的半导体物质，可通过胶体化学的现代方法以几乎原子精度合成。它们的发光颜色可以通过简单地改变它们的尺寸来调节。颜色可调性与高排放效率相结合，接近100%。这些特性最近成为新技术的基础 - 量子点显示器 - 例如，在最新一代的Kindle Fire™电子阅读器中使用。

采光天线

发光太阳能聚光器(LSC)是光子管理装置，代表透明材料板，其包含高效发射器，例如染料分子或量子点。吸收在板中的阳光以更长的波长重新辐射，并被引导向配备有太阳能电池的板边缘。

Klimov解释说：“LSC用作光捕获天线，将从大面积收集的太阳辐射集中到更小的太阳能电池上，这增加了它的功率输出。”

“LSC特别具有吸引力，因为除了提高效率之外，它们还可以实现新的有趣概念，例如可以将房屋外墙转变为大面积能源发电单元的光伏窗户，”在2012年前在洛斯阿拉莫斯工作的Sergio Brovelli说道。现在是UNIMIB的一名教员。

由于高效，颜色可调的发射和溶液加工性，量子点是用于廉价，大面积LSC的有吸引力的材料。然而，一个挑战是点中发射和吸收带之间的重叠，由于点重新吸收它们产生的一些光，这导致显着的光损失。

“巨人”，但仍然是微小的工程点

为了克服这个问题，洛斯阿拉莫斯和UNIMIB的研究人员开发了基于量子点的LSCs，人工诱导了发射和吸收带之间的大的分离(称为大斯托克斯位移)。

这些“斯托克斯位移”工程量子点代表硒化镉/硫化镉(CdSe / CdS)结构，其中光吸收由超厚CdS外壳主导，而发射则发生在较窄间隙CdSe的内核中。 。纳米结构的两个不同部分之间的光吸收和发光功能的分离导致发射相对于吸收的大的光谱偏移，这极大地减少了再吸收的损失。

为了实现这一概念，洛斯阿拉莫斯的研究人员创造了一系列厚壳(所谓的“巨型”)CdSe / CdS量子点，这些量子点由合作伙伴合并为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的大板(尺寸为几十厘米)。 )。虽然量子点标准很大，但活性粒子仍然很小 - 只有大约100埃。为了比较，人的头发宽约500,000埃。

UNIMIB物理学教授Francesco Meinardi说：“这个项目成功的关键是使用改进的细胞铸造工业方法，我们在UNIMIB材料科学部开发。”

光谱测量表明在几十厘米的距离上几乎没有再吸收的损失。此外，使用模拟太阳辐射的测试表明，在几乎透明的样品中可实现的每光子吸收光子的光子收集效率大约为10%，非常适合用作光伏窗口。

尽管它们具有高透明度，但制造的结构显示出太阳通量的显着增强，其浓度系数大于4。这些令人兴奋的结果表明，“Stokes-shift-engineered”量子点代表了一种很有前途的材料平台。它可以创建具有独立可调发射和吸收光谱的可溶解处理的大面积LSC。