Los Puntos Cuánticos Coloidales Permiten Rociar Productos Con Células Solares

Utilizando minúsculos materiales sensibles a la luz conocidos como puntos cuánticos coloidales, los científicos de la Universidad de Toronto han desarrollado una nueva técnica para rociar productos con células solares.

Muy pronto, alimentar su tableta podría ser tan simple como envolverla en una envoltura adhesiva.

Esa es la esperanza de Illan Kramer. Kramer y sus colegas acaban de inventar una nueva forma de rociar células solares sobre superficies flexibles utilizando materiales minúsculos sensibles a la luz conocidos como puntos cuánticos coloidales (CQD), un paso importante para hacer que las células solares rociadas sean fáciles y baratas de fabricar.

“Mi sueño es que algún día dos técnicos con mochilas de los Cazafantasmas vengan a su casa y rocíen su techo”, dice Kramer, un becario postdoctoral del grupo Ted Sargent en el Departamento de Electricidad de Edward S. Rogers Sr. E Ingeniería Informática en la Universidad de Toronto y el Centro de Investigación y Desarrollo de IBM Canadá.

Los CQD sensibles al sol impresos en una película flexible podrían usarse para revestir todo tipo de superficies de formas extrañas, desde muebles de jardín hasta el ala de un avión. Una superficie del tamaño del techo de un automóvil envuelta con una película recubierta de CQD produciría suficiente energía para alimentar tres bombillas de 100 vatios, o 24 fluorescentes compactos.

Él llama a su sistema sprayLD, un juego en el proceso de fabricación llamado ALD, abreviatura de deposición de capa atómica, en el que los materiales se depositan en una superficie átomo -espesor a la vez.

Hasta ahora, solo era posible incorporar CQD sensibles a la luz en superficies a través del procesamiento por lotes, un enfoque de línea de ensamblaje ineficiente, lento y costoso para el recubrimiento químico. SprayLD lanza un líquido que contiene CQD directamente sobre superficies flexibles, como películas o plásticos, como imprimir un periódico aplicando tinta en un rollo de papel. Este método de recubrimiento de rollo a rollo hace que la incorporación de células solares en los procesos de fabricación existentes sea mucho más sencilla. En dos artículos recientes en las revistas Advanced Materials y Applied Physics Letters, Kramer mostró que el método sprayLD se puede usar en materiales flexibles sin ninguna pérdida importante en la eficiencia de las células solares.

Kramer construyó su dispositivo sprayLD utilizando piezas que están fácilmente disponibles y son bastante asequibles: obtuvo una boquilla de pulverización utilizada en las acerías para enfriar el acero con una fina niebla de agua, y algunos cepillos de aire regulares de una tienda de arte.

“Esto es algo que se puede construir al estilo de Junkyard Wars, que es básicamente cómo lo hicimos”, dice Kramer. “Pensamos en esto como una solución sin concesiones para pasar del procesamiento por lotes a rollo a rollo”.

“A medida que la tecnología solar de puntos cuánticos avanza rápidamente en rendimiento, es importante determinar cómo escalarlas y hacer que esta nueva clase de tecnologías solares se pueda fabricar”, dijo el profesor Ted Sargent, vicedecano de investigación de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad. del supervisor de Toronto y Kramer. “Estábamos encantados cuando este proceso de recubrimiento por pulverización de fabricación atractiva también condujo a dispositivos de rendimiento superior que mostraban un control y una pureza mejorados”.

En un tercer artículo en la revista ACS Nano, Kramer y sus colegas utilizaron la supercomputadora BlueGeneQ de IBM, propiedad de la Plataforma de Innovación de Computación Inteligente del Sur de Ontario (SOSCIP), para modelar cómo y por qué los CQD rociados funcionan tan bien como, y en algunos casos mejor que – sus contrapartes procesadas por lotes. SOSCIP es un consorcio de I + D que consta de 11 universidades del sur de Ontario y el Centro de Investigación y Desarrollo de IBM Canadá. Este trabajo fue apoyado por el Centro de Investigación y Desarrollo de IBM Canadá y por la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah.

Publicaciones :

  • Illan J. Kramer, et al., “Células solares de puntos cuánticos coloidales eficientes recubiertas por pulverización”, Advanced Materials, 2014; DOI: 10.1002 / adma.201403281
  • Illan J. Kramer, et al., “Células solares de puntos cuánticos coloidales en sustratos curvos y flexibles”, Appl. Phys. Letón. 105, 163902 (2014); doi: 10.1063 / 1.4898635
  • Graham H. Carey, et al., “Impurezas electrónicamente activas en sólidos de puntos cuánticos coloidales”, ACS Nano, 2014, 8 (11), págs. 11763-11769; DOI: 10.1021 / nn505343e

Imagen: Universidad de Toronto

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