近日，中科院大連化物所光電材料動(dòng)力學(xué)特區(qū)研究組吳凱豐研究員團(tuán)隊(duì)提出“量子裁剪太陽(yáng)能聚光板”概念，將量子裁剪應(yīng)用到熒光型太陽(yáng)能聚光板上，制備出效率比傳統(tǒng)器件高一倍的新型太陽(yáng)能聚光板原型器件。相關(guān)成果發(fā)表于12月出版的《納米快報(bào)》上。


熒光型太陽(yáng)能聚光板是一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的大面積太陽(yáng)能捕獲裝置，可以捕獲太陽(yáng)光后再將其轉(zhuǎn)化為熒光，并利用全反射原理，將熒光傳導(dǎo)到聚光板邊緣，以激發(fā)貼在邊緣處的太陽(yáng)能電池，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。這種聚光板具有半透明的外觀，可集成于建筑物玻璃中實(shí)現(xiàn)新型“太陽(yáng)能窗戶”。但是，傳統(tǒng)的熒光型太陽(yáng)能聚光板受限于較低的熒光效率以及自吸收損失，器件內(nèi)部光學(xué)效率一般小于60%。

量子裁剪是一種新奇的光學(xué)現(xiàn)象，基于該效應(yīng)的材料可吸收一個(gè)高能光子，同時(shí)釋放兩個(gè)低能光子，滿足能量守恒的基本物理規(guī)律。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出基于量子裁剪效應(yīng)的熒光型太陽(yáng)能聚光板，在理論上可實(shí)現(xiàn)熒光量子效率的倍增，同時(shí)完全抑制自吸收損失。

基于此概念，研究團(tuán)隊(duì)合成了一種表現(xiàn)出典型量子裁剪特征的稀土金屬鐿摻雜的納米晶材料，并采用此類納米晶制備出量子裁剪熒光型太陽(yáng)能聚光板原型器件，實(shí)現(xiàn)了約120%的器件內(nèi)部光學(xué)效率。該研究首次提出了“量子裁剪太陽(yáng)能聚光板”概念，在智能建筑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

該項(xiàng)研發(fā)得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、大連市科創(chuàng)基金等項(xiàng)目的資助。