Солнечные батареи на квантовых точках стали новой надеждой возобновляемой энергетики
Квантовые точки могут повысить эффективность преобразования энергии солнечными панелями на 20%, подсчитала американская компания First Solar.
Для этого нужно нанести тонкую пленку квантовых точек на обратную сторону двухсторонних панелей. Подробности проекта стали известны изданию СleanTechnica.
В начале 2025 года американский стартап UbiQD, специализирующийся на квантовых точках, приобрел компанию BlueDot, занимающуюся разработкой перовскитов. С тех пор компания активно развивается. В июле UBiQD заключила соглашение с First Solar, направленное на повышение эффективности двусторонних солнечных панелей First Solar.
Квантовые точки улучшают эффективность тандемных солнечных панелей, сделанных из перовскита и кремния. В частности, они используются для улучшения преобразования солнечной энергии в тонкопленочных солнечных элементах на основе CdTe (теллурида кадмия), которые будут использоваться в формате двусторонних солнечных панелей американским производителем First Solar.
Двусторонние солнечные панели собирают солнечный свет с обеих сторон, что в итоге дает больше энергии. В сельском хозяйстве, например, на фермах, их можно использовать в качестве ограждений для экономии места. Установщики солнечных панелей также начинают предлагать их для использования на приусадебных участках.
CleanTechnica впервые обратила внимание на квантовые точки более 10 лет назад, когда исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) описали технологию. Тогда ученые предлагали делать прозрачные окна, способные также собирать солнечный свет и производить электроэнергию.
Квантовые точки — это сверхмалые частицы полупроводникового вещества (около 3-20 нанометров), которые можно синтезировать с почти атомарной точностью с помощью современных методов коллоидной химии (раздел науки о растворах). Они ведут свою историю еще с 1980-х годов, когда физики обнаружили, что наночастицы в специальном растворе приобретают иные оптические свойства, чем более крупные частицы того же вещества.
Благодаря этим свойствам цвет излучения квантовых точек можно настраивать, меняя их размер. Точность настройки цвета сочетается с высокой эффективностью излучения, приближающейся к 100%.
Квантовые точки могут поглощать свет, но их эффективность гораздо ниже, чем у других материалов для солнечных панелей. Когда Национальная лаборатория возобновляемой энергии (NREL) в США впервые использовала солнечные батареи на квантовых точках, конструкция на основе сульфида свинца показала эффективность 2,9%, и это был лучший результат среди всех вариантов. К 2024 году этот показатель для сульфида свинца подскочил до 12%, а в январе 2025 года исследователи достигли 13,4%.
"Улучшение первоначальной эффективности до предыдущего рекорда стало возможным благодаря лучшему пониманию связей между отдельными квантовыми точками, улучшению общей структуры устройства и уменьшению дефектов в квантовых точках", — поясняют в NREL.
На рынке уже есть солнечные элементы с гораздо большей эффективностью — до 25%. Это ставит под сомнение целесообразность квантовых точек, однако они могут быть очень полезными при объединении с другими технологиями, что доказывают First Solar и UbiQD. Технология может стать еще более экономичной с появлением новых материалов для преобразования солнечной энергии, которые можно производить в условиях низкой себестоимости и больших объемов.
Недавно UbiQD объявила о получении кредита на сумму $6 млн от First Citizens Bank, филиала Silicon Valley Bank. Деньги позволят компании модернизировать оборудование и масштабировать производство.
Ранее писали, что технология квантовых точек используется также в телевизорах. В этом случае они отвечают за передачу цветов.