研究人員使用兩種類型的“設(shè)計(jì)師”量子點(diǎn)，創(chuàng)造了雙層太陽能窗戶，可以更高效地發(fā)電并創(chuàng)造遮陽和隔熱效果。所有這一切都是通過一種新的窗戶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)利用兩個(gè)不同層的低成本量子點(diǎn)進(jìn)行調(diào)諧，以吸收太陽光譜的不同部分。

“由于我們可以通過低成本，可溶液加工的材料實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的性能，這些基于量子點(diǎn)的雙層玻璃窗和更復(fù)雜的發(fā)光太陽能聚光器提供了降低太陽能電力成本的新方法，首席研究員Victor Klimov說。“該方法通過在現(xiàn)有太陽能電池板上添加高效陽光收集器或?qū)⑺鼈冏鳛榘胪该鞔翱诩傻浇ㄖ锏慕Y(jié)構(gòu)中來補(bǔ)充現(xiàn)有的光伏技術(shù)。”

這一進(jìn)步的關(guān)鍵是“太陽光譜分裂”，它允許人們分別處理更高能量和更低能量的太陽光子。較高能量的光子可以產(chǎn)生更高的光電壓，這可以提高整體功率輸出。這種方法還改善了光電流，因?yàn)榍皩又惺褂玫狞c(diǎn)實(shí)際上是“無吸收的”。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，洛斯阿拉莫斯團(tuán)隊(duì)將量子點(diǎn)納入錳離子，作為高發(fā)射雜質(zhì)。量子點(diǎn)吸收的光激活這些雜質(zhì)。激活后，錳離子以低于量子點(diǎn)吸收開始的能量發(fā)光。該技巧允許幾乎完全消除由于量子點(diǎn)的自吸收而導(dǎo)致的損失。

為了將窗戶變成串聯(lián)的發(fā)光太陽光收集器，洛斯阿拉莫斯團(tuán)隊(duì)在前玻璃板的表面上沉積了一層高發(fā)射的錳摻雜量子點(diǎn)，并在后窗玻璃表面上沉積了一層銅銦硒化物量子點(diǎn)。前層吸收太陽光譜的藍(lán)色和紫外部分，而其余光譜則由底層拾取。

在吸收之后，點(diǎn)重新發(fā)射更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子，然后重新發(fā)射的光被全內(nèi)反射引導(dǎo)到窗口的玻璃邊緣。在那里，集成到窗框中的太陽能電池收集光并將其轉(zhuǎn)換為電氣。