量子点技术：让你的窗户与太阳能电池合二为一

量子点技术已经彻底改变显示器应用了，例如广受喜爱的KindleFire电子书阅读器的背光使用了Nanosys公司制造的量子点增强薄膜（QDEF）。如今，研究人员们打算用量子点彻底改造太阳能聚光器。

经由内建的量子点采集来自太阳的光源，研究人员们期望能将窗户变成高效率的太阳能板聚光器。其作法是将太阳光电（PV）电池放在注入量子点的窗户边缘，使其转变成为发光的太阳能聚光器（LSC）。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LosAlamosNationalLaboratory；LANL）与意大利米兰比可卡大学（UniversityofMilano-Bicocca；UNIMIB）合作，最近展示这种为这种LSC窗户实现大于10%的光学效率。

透明的量子点窗格材料在紫外线的照射下发光（来源：LosAlamosNationalLaboratory）

我们的装置是一款光采集器这款聚光器能够从较大区域撷取光源并将其导入更小的PV电池，LANL先进太阳能光物理中心（CASP）的首席研究员VictorKlimov表示。

针对概念性验证展示，Klimov的研究团队们在UNIMIB的协助下，将量子点嵌入于一个边缘围绕PV太阳电池的透明塑料中。

量子点是高效率的发射器，可展现接近100%的发光效率，但以往尝试用于实际尺寸的LSC并未取得成功。其问题在于量子点重新吸收许多原应被边缘PV电池采集的再发射光子。为了解决这个问题，Klimov与其同事采用斯托克斯位移（Stokes-shift）法，开发出可改变再发射光子波长的量子点。

利用19世纪爱尔兰物理学家GeorgeStokes发明的斯托克斯位移法，可设计成为结合硒化镉（CdSe）和硫化镉（CdS）两种不同材料的量子点。小型的CdSe核心作为发射核心，而CdS厚壳则扮演集光天线的角色。由于CdS的能隙较CdSe更宽，由CdSe核心发射的光表现出更大的低能量转移。该策略导致大量的斯托克斯位移，从而有助于减少吸收损失。

当CdS内部核心嵌入可将太阳能导入窗缘太阳电池的PMMA窗格时，CdSe量子点吸收光子，然后从CdS核心以不同的波长重新发射能量。

研究人员们证实了所取得的LSC设备可达到大约10%的光采集效率，以及几乎无损失的再吸收。经由模拟显示，这些装置的实际尺寸还可扩展到超过1公尺。

LANL的研究人员们开发出厚壳的CdSe/CdS量子点，而义大利团队们则负责将开发结果嵌入较大的PMMA组合物中。