▲研究人员使用两种专门设计的量子点造出双面板太阳能窗户，实现高效发电、遮阳和隔热。
近日，美国的研究人员使用两种专门设计的量子点（准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成）制造出了双面板太阳能窗户，实现了以更高的效率发电并可以遮阳和隔热。这都有赖于一个全新的窗户结构，它利用了两层实惠且吸收各方太阳光的量子点。该研究于1月1日发表于《自然·光子学》。
“由于在低成本下采用可溶解加工材料就能获得其强大的性能，这些量子点双层窗户和更复杂的聚光太阳能集热器为降低太阳能发电成本提供了新方法，”首席研究员Victor Klimov说：“这种方法通过为现有的太阳能电池板增加高效的阳光收集器，或将它们整合为半透明窗户加到建筑体中，补充了现有的光伏技术。”
这项进展的关键是“太阳光谱分裂”，它能分开处理高、低能的太阳光子。高能光子产生更高的光电压，提高整体功率输出。这种方法也改善了光电流，因为在前层玻璃的量子点几乎是“无重吸收”的。
为了达到这个目的，洛斯阿拉莫斯的研究小组将锰离子作为高度发射杂质加入量子点。量子点吸收的光激活这些杂质，然后锰离子以低于量子点吸收触发点的能量发光。这个技巧几乎可以完全消除量子点自身吸收而造成的损耗。
为了将窗户改造为串联式聚光的阳光收集器，研究组将一层夹杂锰的高度发射量子点涂在前层玻璃板表面上，并将一层含铜铟硒化物的量子点涂在后层玻璃板表面。前层吸收太阳光谱的蓝光和紫外线部分，后层吸收其余的阳光。
吸收之后，量子点重新发射更长波长的光子。重新发射的光经窗户内部反射最后到达玻璃边缘，在那里，窗框中的太阳能电池收集到光并将其转换为电能。
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编译：Tracy 审稿：阿淼 编辑：张梦
