近日，中國科學院大連化物所光電材料動力學特區(qū)研究組吳凱豐研究員團隊首次提出“量子裁剪太陽能聚光板”概念，并基于該概念將量子裁剪應用到熒光型太陽能聚光板上，制備出的新型太陽能聚光板原型器件效率比傳統(tǒng)器件提高一倍。相關成果發(fā)表于國際納米技術領域權威刊物《納米快報》上。
熒光型太陽能聚光板是一種結構相對簡單的大面積太陽能捕獲裝置，由發(fā)光團通過涂覆或鑲嵌于透明基底構成。發(fā)光團在吸收射到板上的太陽光子后發(fā)出光子，由于基底和空氣折射率的差別，約75%的光子會產生全反射模式，進而被波導到板的邊緣，用于激發(fā)貼在邊緣處的太陽能電池。如果聚光效率足夠高，一塊熒光型太陽能聚光板加上邊緣處的少量太陽能電池，可以在功能上等同于一整塊大面積的太陽能電池，將大大降低光伏產能的成本。而傳統(tǒng)熒光型太陽能聚光板受限于較低的發(fā)光團熒光效率，以及自吸收損失，導致器件內部光學效率一般小于60%。
量子裁剪是一種新奇的光學現象，基于該效應的材料可吸收一個高能光子，同時釋放兩個低能光子，滿足能量守恒的基本物理規(guī)律。該研究團隊創(chuàng)造性地提出基于量子裁剪效應的熒光型太陽能聚光板，在理論上可實現熒光量子效率的倍增，并完全抑制自吸收損失。因此，太陽能聚光板的內部光學效率可重新定義一個新的理論極限——為150%。
基于此概念，研究團隊合成了一種表現出典型量子剪裁特征的稀土金屬鐿摻雜納米晶材料，并采用此類納米晶制備出原型的量子裁剪熒光型太陽能聚光板，實現了約120%的器件內部光學效率。該研究首次提出了“量子裁剪太陽能聚光板”概念，在降低光伏成本、實現智能建筑物領域，具有廣闊應用前景。
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