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实现高效率光伏输出的叠层式太阳能聚光器件

实现高效率光伏输出的叠层式太阳能聚光器件

北京理工大学材料学院李红博教授近期以“Tandem luminescent solar concentrators based on engineered quantum dots”为题,将其相关研究进展发表于Nature Photonics (Nature Photon. 2018, 影响因子IF=37.852)杂志上。李红博为该论文的共同第一作者,材料学院为共同工作单位。李红博以北理工海外高层次人才引进加盟材料学院以来,在科研方面继续基于量子点的太阳能聚光器件性能及应用开展工作,此次研究基于与美国Los Alamos国家实验室博士后合作导师Victor Klimov教授的合作。

实现高效率光伏输出的叠层式太阳能聚光器件

图  叠层式太阳能聚光器件工作原理示意图

荧光型太阳能聚光器是一种新型的光伏技术,其工作原理是利用荧光物质吸收太阳光,受激发后再发射的光子大部分可以在聚光器件和空气界面处发生全反射,进入到波导模式,从而汇聚到聚光器的边缘,汇聚后的光子可以驱动太阳能电池板。当聚光效率足够高时,可以实现一种低成本的光伏技术。高效率的聚光器件可以被应用在建筑物的窗户上,在建筑密集型的城镇具有巨大的应用前景。量子点作为一种高稳定性、光学可调的发光材料,近年来被应用于太阳能聚光器件,成为纳米能源领域的研究热点。然而围绕大面积器件以及高效率输出依然是该领域的难题。

此研究论文基于涂布技术制备了叠层式的太阳能聚光器件,实现太阳能光谱的光子分级。该方法利用两种荧光量子点,一种是基于锰离子掺杂结构的量子点,该量子点可以吸收高能量紫外光和部分蓝光(440 nm),同时发出600 nm的荧光,另一种基于铜铟硒结构的量子点,该量子点可以吸收大部分的可见光,同时发出800 nm的荧光。该器件可以实现太阳能光谱中不同能量光子的分离,从而实现高效率的光伏输出(3.8%)。

李红博在加盟北理工材料学院之前,已经在量子点的结构光谱调控和聚光器件领域做了大量具有国际影响力的工作。以第一作者在Nature Energy, Accounts of Chemical Research, Nano Letters, Journal of the American Chemical Society和ACS Nano在内的顶级期刊发表了一系列研究成果。

 

 

您可以通过以下方式引用和打开论文:

Kaifeng Wu, Hongbo Li, Victor I. Klimov. Tandem luminescent solar concentrators based on engineered quantum dots. Nature Photonics, 2018.

https://www.nature.com/articles/s41566-017-0070-7

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