近日，中科院大連化物所光電材料動力學特區研究組吳凱豐研究員團隊提出“量子裁剪太陽能聚光板”概念，將量子裁剪應用到熒光型太陽能聚光板上，制備出效率比傳統器件高一倍的新型太陽能聚光板原型器件。相關成果發表于12月出版的《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，可以捕獲太陽光后再將其轉化為熒光，并利用全反射原理，將熒光傳導到聚光板邊緣，以激發貼在邊緣處的太陽能電池，提高太陽能電池的光電轉換效率。這種聚光板具有半透明的外觀，可集成于建筑物玻璃中實現新型“太陽能窗戶”。但是，傳統的熒光型太陽能聚光板受限于較低的熒光效率以及自吸收損失，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律。研究團隊創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，同時完全抑制自吸收損失。

基于此概念，研究團隊合成了一種表現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能聚光板原型器件，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，在智能建筑等領域具有廣闊的應用前景。

該項研發得到了中科院戰略先導項目、國家自然科學基金、大連市科創基金等項目的資助。