中科院大连化物所制备出量子裁剪太阳能聚光板

近日，中科院大连化物所光电材料动力学特区研究组吴凯丰研究员团队提出“量子裁剪太阳能聚光板”概念，将量子裁剪应用到荧光型太阳能聚光板上，制备出效率比传统器件高一倍的新型太阳能聚光板原型器件。相关成果发表于12月出版的《纳米快报》上。


荧光型太阳能聚光板是一种结构相对简单的大面积太阳能捕获装置，可以捕获太阳光后再将其转化为荧光，并利用全反射原理，将荧光传导到聚光板边缘，以激发贴在边缘处的太阳能电池，提高太阳能电池的光电转换效率。这种聚光板具有半透明的外观，可集成于建筑物玻璃中实现新型“太阳能窗户”。但是，传统的荧光型太阳能聚光板受限于较低的荧光效率以及自吸收损失，器件内部光学效率一般小于60%。

量子裁剪是一种新奇的光学现象，基于该效应的材料可吸收一个高能光子，同时释放两个低能光子，满足能量守恒的基本物理规律。研究团队创造性地提出基于量子裁剪效应的荧光型太阳能聚光板，在理论上可实现荧光量子效率的倍增，同时完全抑制自吸收损失。

基于此概念，研究团队合成了一种表现出典型量子裁剪特征的稀土金属镱掺杂的纳米晶材料，并采用此类纳米晶制备出量子裁剪荧光型太阳能聚光板原型器件，实现了约120%的器件内部光学效率。该研究首次提出了“量子裁剪太阳能聚光板”概念，在智能建筑等领域具有广阔的应用前景。

该项研发得到了中科院战略先导项目、国家自然科学基金、大连市科创基金等项目的资助。