Wydajne oświetlenie oparte na materiałach stałych
Oświetlenie stanowi ponad 20% całkowitego zużycia energii elektrycznej, a obecne technologie są mało oszczędne i nieefektywne. Oświetlenie SSL, składające się z nanokryształów koloidalnych, jest w 100% wydajne, ale z tego typu technologią wiąże się kilka problemów. Starali się je rozwiązać naukowcy biorący udział w finansowanym przez UE projekcie EDONHIST (‘Electronic’ doped colloidal nanocrystal heterostructures with designed interfacial composition: Towards the development of new nano-device concepts for lighting and energy technologies). Zespół pracował nad potencjałem ograniczania heterostruktur NC oraz nad domieszkowaniem elementów elektronicznych. Naukowcy zbadali właściwości strukturalne i optyczne NC w celu opracowania skutecznego, taniego i praktycznego urządzenia SSL. Członkowie zespołu opracowali nowe procedury syntezy kropek kwantowych (QD) o charakterze falowym i kontrolowanej kompozycji międzyfazowej. Metoda ta umożliwia skrócenie czasu wzrostu bez wpływu na właściwości optyczne. Naukowcy zbadali także właściwości fotofizyczne nowych materiałów. Na tym etapie wykazano nowy mechanizm unikania się fotonów (ang. antibunching), a także wyjaśniono wpływ powierzchni międzyfazowych na właściwości optyczne. QD zostały wykorzystane łącznie do czterech praktycznych zastosowań. Jednym z nich było stworzenie bezbarwnych luminescencyjnych koncentratorów światła słonecznego (LSC) o dużej powierzchni – stanowiły one główny rezultat projektu. LSC stworzono w oparciu o pozbawione metali ciężkich koloidalne kropki kwantowe (QD) oraz nanocząstki krzemu o pośrednim zakresie. W przypadku ostatecznej generacji koncentratorów LSC uniknięto strat optycznych dzięki reabsorpcji luminescencji. Uzyskane urządzenia wykazały rekordową skuteczność konwersji powyżej 3% oraz wysoką przejrzystość na dużej powierzchni (70% przepuszczalności). Urządzenia są więc dobrymi kandydatami dla elementów fotowoltaicznych zintegrowanych z budynkami, takich jak okna. Dzięki symulacjom można było przewidzieć doskonałe właściwości optyczne LSC ze względu na większą szerokość i grubość. Wyniki wykazały szczytową optyczną moc wyjściową 70 W. Taką moc można osiągnąć przy użyciu wielu płyt mających powierzchnie jednego metra kwadratowego z wbudowanymi zoptymalizowanymi QD. W ramach projektu opublikowano 22 artykuły w czasopismach naukowych i złożono trzy zgłoszenia patentowe. Dzięki tym ostatnim założono firmę jako komercyjną część projektu, której celem jest wprowadzenie do przemysłu i komercjalizacja okien fotowoltaicznych opracowanych w ramach projektu EDONHIST. Rezultatem będzie nowa, wydajna technologia oświetleniowa, obejmująca produkty, takie jak płaskie szklane panele emitujące światło.
Słowa kluczowe
Oświetlenie oparte na materiałach stałych, nanokryształ, EDONHIST, nanokryształ koloidalny, heterostruktury nanokryształów
