nicem noktalı güneş hücreleri

nicem noktalı güneş hücreleri (ing. “quantum dot solar cells”), nicem noktalarını emen fotovoltaik materyal olarak kullanan güneş hücreleridir. onlar, silisyum, bakır indiyum galyum selenür veya kadmiyum tellürid gibi kütle malzemelerin yerini almağa kalkışır. nicem noktaları, boyutlarının değiştirilmesi ile geniş enerji yelpazesi içinde ayarlanabilen bant aralığına sahiptirler. kütle materyallerde bant aralığı, materyalın seçimi ile kararlaşmış olur.

bu özellik, nicem noktalarını, güneş tayfının çoklu kısımlarının “biçilme” verimliliğinin ıslah edilmesi için materyal çeşidinin kullanıldığı çokbağlantılı güneş hücreleri için cazibeli edir. 2016 yılda verimlilik %10 eşittir.

nicem noktaları, eksiton bohr yarıçapının boyutundan daha küçük yapılmış yarı iletken parçacıklardır ve nicemsel mekaniğin ilkelerine göre, onların içinde mevcut olabilen elektron enerjileri, atomdaki enerjilere çok benzer olarak, sonlu olur. nicem noktalarına, “yapay atomlar” da denir. bu enerji yüzeyleri, onların boyutlarının değiştirilmesi ile ayarlanabiler, bu da sırayla bant aralığını da belirleyer. noktalar, çeşitli boyutlarda büyütelebilir, bu ise materyalı veya yapım tekniklerini değiştirmeden onların çeşitli bant aralıkları ifade etmelerine izin veriyor. tipik deneylik kimyasal hazırlamalarda, ayarlama bireşim (yani sentez) müddetinin veya sıcaklığın değiştirilmesi ile gerçekleştirilir.

bant aralığının ayarlanma olanağı, nicem nokta güneş hücreleri için cazip edir. güneş foton dağılımı tayfı için, shockley-queisser ereyi (ing. “shockley-queisser limit”), maksimum güneş dönüştürme verimliliğinin, bant aralığı 1.34 ev eşit olduğu malzemede olmasını gösterir. oysa, daha düşük bant aralıklı materyaller, daha düşük enerjili fotonlardan elektriği üretmek için uygundur. kurşun sülfür kolloidal nicem noktalarını kullanan tekbağlantılı uygulamalar, geleneksel güneş hücrelerin zorla ulaştığı uzak kızılötesi frekanslara ayarlanabilen bant aralıklara sahiptir. dünya’ya varan güneş enerjinin yarısı kızılötesi bölgesindedir, çoğu da yakın kızılötesi bölgesindedir. nicem noktalı güneş hücreleri kızılötesi enerjini, başka enerjiler gibi ulaşılabilir edir.

nicem noktaları güneş hücreleri, daha kolay bireşim ve hazırlanmanı sunar.

kolloidal sıvı şeklinde asılı olarken, onlar kolaylıkla üretilme zamanı işlenebiler, davlumbaz ise gerekli olan en mürekkep bir techizatdır. nicem noktalı güneş hücreleri, tipik olarak küçük miktarlarda bireşimlenir (yani sentezlenir), ama topluca da üretilebiler. noktalar, substrat üzerine “döndürmeli kaplama” (ing. “spin coating”) yöntemile ya el ile, ya otomatik işlem ile yayılır. büyükölçekli üretim, modül yapımı maliyyetini pek çok azaltan “üzerine püskürtme” (ing. “spray on”) veya “makaralı baskı” (ing. “roll printing”) yöntemlerini kullanabiler.