Сонячні батареї на квантових точках стали новою надією відновлюваної енергетики

Для цього потрібно нанести тонку плівку квантових точок на зворотний бік двосторонніх панелей. Подробиці проекту стали відомі виданню СleanTechnica.

На початку 2025 року американський стартап UbiQD, що спеціалізується на квантових крапках, придбав компанію BlueDot, що займається розробкою перовскітів. Відтоді компанія активно розвивається. У липні UBiQD уклала угоду з First Solar, спрямовану на підвищення ефективності двосторонніх сонячних панелей First Solar.

Квантові точки покращують ефективність тандемних сонячних панелей, зроблених з перовскіту і кремнію. Зокрема, вони використовуються для поліпшення перетворення сонячної енергії в тонкоплівкових сонячних елементах на основі CdTe (телуриду кадмію), які будуть використовуватися у форматі двосторонніх сонячних панелей американським виробником First Solar.

Двосторонні сонячні панелі збирають сонячне світло з обох сторін, що в підсумку дає більше енергії. У сільському господарстві, наприклад, на фермах, їх можна використовувати як огорожі для економії місця. Установники сонячних панелей також починають пропонувати їх для використання на присадибних ділянках.

CleanTechnica вперше звернула увагу на квантові точки понад 10 років тому, коли дослідники з Лос-Аламоської національної лабораторії (США) описали технологію. Тоді вчені пропонували робити прозорі вікна, здатні також збирати сонячне світло і виробляти електроенергію.

Квантові точки — це надмалі частинки напівпровідникової речовини (близько 3-20 нанометрів), які можна синтезувати з майже атомарною точністю за допомогою сучасних методів колоїдної хімії (розділ науки про розчини). Вони ведуть свою історію ще з 1980-х років, коли фізики виявили, що наночастинки в спеціальному розчині набувають інших оптичних властивостей, ніж більші частинки тієї ж речовини.

Завдяки цим властивостям колір випромінювання квантових точок можна налаштовувати, змінюючи їхній розмір. Точність налаштування кольору поєднується з високою ефективністю випромінювання, що наближається до 100%.

Квантові точки можуть поглинати світло, але їхня ефективність набагато нижча, ніж у інших матеріалів для сонячних панелей. Коли Національна лабораторія відновлюваної енергії (NREL) у США вперше використовувала сонячні батареї на квантових точках, конструкція на основі сульфіду свинцю показала ефективність 2,9%, і це був найкращий результат серед усіх варіантів. До 2024 року цей показник для сульфіду свинцю підскочив до 12%, а в січні 2025 року дослідники досягли 13,4%.

"Поліпшення початкової ефективності до попереднього рекорду стало можливим завдяки кращому розумінню зв'язків між окремими квантовими точками, поліпшенню загальної структури пристрою та зменшенню дефектів у квантових точках", — пояснюють у NREL.

На ринку вже є сонячні елементи з набагато більшою ефективністю — до 25%. Це ставить під сумнів доцільність квантових точок, однак вони можуть бути дуже корисними в разі об'єднання з іншими технологіями, що доводять First Solar і UbiQD. Технологія може стати ще більш економічною з появою нових матеріалів для перетворення сонячної енергії, які можна виробляти в умовах низької собівартості та великих обсягів.

Нещодавно UbiQD оголосила про отримання кредиту на суму $6 млн від First Citizens Bank, філії Silicon Valley Bank. Гроші дадуть змогу компанії модернізувати обладнання та масштабувати виробництво.

Раніше писали, що технологія квантових точок використовується також у телевізорах. У цьому разі вони відповідають за передачу кольорів.