摘要:

意大利研究團(tuán)隊(duì)首席研究員塞爾吉奧·布羅維尼則表示，這種量子點(diǎn)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(jī)，還會(huì)改變到城市整體的建筑風(fēng)格。

　　艷陽高照時(shí)，屋子里的每一扇玻璃窗都會(huì)成為發(fā)電機(jī)，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(diǎn)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(jī)，為人們提供電能。

　　

　　LSC技術(shù)

　　“這項(xiàng)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(dǎo)體量子點(diǎn)）吸收，然后重新發(fā)射出肉眼看不見的紅外波長(zhǎng)，再被傳導(dǎo)到窗戶邊框上的太陽能電池上。”洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室與意大利米蘭比可卡大學(xué)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(diǎn)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(tuán)隊(duì)首席研究員塞爾吉奧·布羅維尼則表示，這種量子點(diǎn)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(jī)，還會(huì)改變到城市整體的建筑風(fēng)格。

　　

　　LSC模擬圖

　　“對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的”，布羅維尼說。該研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)如應(yīng)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(dāng)于超過350套公寓所需要的電力。

　　另外，布羅維尼還表示，這項(xiàng)技術(shù)也是促使城市朝向零能耗的環(huán)保目標(biāo)邁進(jìn)的推動(dòng)力之一。

　　量子點(diǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

　　

　　照射區(qū)域與背面反射的效果

　　這項(xiàng)新技術(shù)在去年4月還僅停留在“紙上談兵”。當(dāng)時(shí)，這個(gè)合作研究團(tuán)隊(duì)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(huì)使設(shè)備留有深黃色或紅色痕跡，因此，該復(fù)合量子點(diǎn)設(shè)備目前并不適合在對(duì)審美有要求的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景之中。

　　“為了讓這個(gè)技術(shù)盡快從實(shí)驗(yàn)室走出來，我們必須得盡快研發(fā)出能捕獲整個(gè)太陽光譜且無毒的聚光器。”比可卡大學(xué)材料科學(xué)系物理學(xué)教授弗朗西斯科說。

　　研究人員嘗試用其他方法來解決著色的問題。新的設(shè)備使用了一個(gè)復(fù)雜的組合物，簡(jiǎn)稱為CISeS，包括了銅（Cu）、銦（In）、硒（Se）和硫（S）等元素。“這些粒子不含任何有毒的金屬。”克里莫夫解釋說，“CISeS的量子點(diǎn)提供了統(tǒng)一的太陽光譜覆蓋面，增加了具有中性色調(diào)的窗戶，顏色也沒有任何失真感。”此外，他還強(qiáng)調(diào)，新的裝置發(fā)射的近紅外光肉眼不可見，非常適合最常見晶硅太陽能電池。

　　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(diǎn)封裝在一個(gè)高光學(xué)品質(zhì)的透明聚合物基體內(nèi)。研究人員使用了一個(gè)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(zhǎng)側(cè)鏈可防止量子點(diǎn)的凝聚，并為其提供“友好”的環(huán)境，保持量子點(diǎn)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(shí)，“審美因素對(duì)于一項(xiàng)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(gè)需要解決的問題。“目前采用的材料來制造量子點(diǎn)比之前的材料便宜很多，在使用低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的量子點(diǎn)組成混合物CISeS，克服了對(duì)這種技術(shù)商業(yè)化的又一障礙。”曾在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室工作的博士后、目前量子點(diǎn)領(lǐng)域的企業(yè)家（UbiQD創(chuàng)始人和總裁）亨特·麥克丹尼爾補(bǔ)充說道。