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熒光型太陽(yáng)能聚光板（Luminescent Solar Concentrators; LSCs）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，它由發(fā)光團(tuán)通過(guò)涂覆或鑲嵌于透明基底（如玻璃板等）構(gòu)成。發(fā)光團(tuán)在吸收入射到板上的太陽(yáng)光子之后發(fā)出光子，由于基底和空氣折射率的差別，大約75%的光子會(huì)進(jìn)入全反射模式進(jìn)而被波導(dǎo)到板的邊緣，用于激發(fā)貼在邊緣處的太陽(yáng)能電池。如果聚光效率足夠高，一塊LSC加上邊緣處的少量太陽(yáng)能電池在功能上等同于一整塊大面積的太陽(yáng)能電池，這將大大降低光伏產(chǎn)能的成本。此外，半透明的LSCs可直接集成到建筑物的窗戶玻璃里面成為太陽(yáng)能窗戶，從而將現(xiàn)在的耗能型建筑物轉(zhuǎn)變?yōu)樵谀芰可献越o自足的產(chǎn)能單元。
傳統(tǒng)的LSCs受限于發(fā)光團(tuán)較低的熒光效率（通常小于80%），以及自吸收損失，導(dǎo)致器件內(nèi)部光學(xué)效率一般小于60%。量子裁剪（quantum cutting）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。吳凱豐研究團(tuán)隊(duì)提出，基于量子裁剪效應(yīng)的LSCs理論上可實(shí)現(xiàn)倍增的熒光量子效率（200%），同時(shí)完全抑制自吸收損失，因此，內(nèi)部光學(xué)效率可重新定義一個(gè)新的理論極限為150%。研究團(tuán)隊(duì)合成了稀土金屬鐿摻雜的CsPbCl3納米晶，發(fā)現(xiàn)其熒光效率高達(dá)164%，表現(xiàn)出典型的量子剪裁特征。動(dòng)力學(xué)測(cè)試表明高效的量子剪裁過(guò)程發(fā)生于皮秒級(jí)別。采用此類納米晶制備出原型的量子裁剪LSCs，實(shí)現(xiàn)了約120%的器件內(nèi)部光學(xué)效率?？深A(yù)期的是，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化器件和提高太陽(yáng)光吸收能力，可在大面積LSCs中突破10%的外部光學(xué)效率。
該研究首次提出了“量子裁剪太陽(yáng)能聚光板”概念，在降低光伏成本、實(shí)現(xiàn)智能建筑物領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
該工作得到了中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、大連市科創(chuàng)基金項(xiàng)目等資助。
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