多波段近红外上转换核壳纳米粒子

硅电池增效＋0.87%

1100-2200 nm宽带吸收并高效上转换为~980 nm发射，与硅太阳能电池响应完美匹配。

王悦 · 徐文 · Liu, Haichun · 周东磊 · Yanan, Ji · Widengren, Jerker · 白雪 · 宋宏伟

Light: Science and Applications 2024

具体参数

绝对光伏效率提升

{'zh': '0.87', 'en': '0.87'} %

总效率

{'zh': '19.37', 'en': '19.37'} %

近红外响应范围

{'zh': '2200', 'en': '2200'} nm

聚集吸收带宽

{'zh': '500', 'en': '500'} nm

上转换发光波长

{'zh': '980', 'en': '980'} nm

技术优势

宽带吸收

通过在不同层中分别掺入Ho3+、Er3+、Tm3+作为近红外吸收离子，实现了1100-2200 nm范围内的多波段吸收，总带宽约500 nm。

效率增强

合成电子泵浦效应将低激发态电子转移至Yb3+激发态，显著增强~980 nm上转换发光，使电池效率提升0.87%。

响应范围最宽

集成该材料的硅太阳能电池展示了迄今报道的最宽近红外响应范围，可达2200 nm。

应用场景

• 硅太阳能电池：将上转换层集成到硅电池上，利用近红外光提升发电量。
• 近红外光谱转换：替代仅吸收可见光的光谱转换层，将1100-2200 nm近红外光转为可用光子。
• 光伏效率提升：在不改变电池结构的情况下，通过外部光管理提升绝对效率。