我室研究生李少华为第一作者、导师刘雪云副研究员和信息学院张晓伟副教授为共同通讯作者在Journal of Materials Chemistry C发表了名为《Eco-friendly Luminescent solar concentrator with high photon transport efficiency based on Bi-doped Cs2Na0.6Ag0.4InCl6 quantum dots》的论文 (2024,12(27),10096-100103) 。
荧光太阳能集光器(Luminescent solar concentrator, LSC)由于其在光伏建筑一体化中潜在应用前景而引起了广泛关注。LSC由荧光材料和透明光波导组成,荧光材料作为发光中心吸收太阳光后再发射出另一波长的光子,由于光波导的折射率大于空气,当新发射光子的发射角度大于全反射角时,新发射光子在透明光波导发生全反射并被输送到LSC边缘,最终由附着在LSC边缘的太阳能电池吸收,进而把光能转换为电能,实现将大面积太阳光会聚在小面积太阳能电池上的聚光目的。
图 LSC原理图 (左上); LSC吸收和发射光谱图 (右上);LSC制备过程示意图 (下)
由于铅基卤化物钙钛矿量子点存在含铅毒、稳定性差、与聚合物的兼容性差,最终会影响LSC器件效率的问题,本工作开展了一种新型Bi3+掺杂Cs2Na0.6Ag0.4InCl6(Bi:CNACI)基LSC制备及性能研究。Bi:CNACI 量子点嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备成 LSC。经过 PDMS 的封装,Bi:CNACI 量子点的表面缺陷被钝化,量子点发光强度增强。制得的Bi:CNACI-LSC具有超宽带发光(450~750 nm)和超大斯托克斯位移(约244 nm),其内量子效率高达41.7%,可见光透过率大于80%,耦合商用多晶硅太阳能电池后,LSC 的最佳光子转换效率PCE 为 2.56%。此外,该LSC 的平均透光率、色度坐标等与商用透明玻璃相近,并且具有良好的柔韧性,可灵活调整其形状,以更好地与建筑物兼容,满足光伏建筑一体化对建筑材料透明度和光电性能的双重需求。