北理工“太陽能聚光器”研究成果在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）發(fā)表
發(fā)布日期：2018-01-09 供稿：材料學(xué)院 攝影：材料學(xué)院
編輯：付海東 審核：張青山 閱讀次數(shù)：北理工材料學(xué)院李紅博教授近期以“Tandem luminescent solar concentrators based on engineered quantum dots（基于結(jié)構(gòu)調(diào)控的量子點(diǎn)構(gòu)建的疊層式太陽能聚光器件）”為題，將其相關(guān)研究進(jìn)展發(fā)表于自然子刊《Nature Photonics》雜志上。李紅博為該論文的共同第一作者，材料學(xué)院為共同工作單位。李紅博以北理工海外高層次人才引進(jìn)加盟材料學(xué)院以來，在科研方面繼續(xù)基于量子點(diǎn)的太陽能聚光器件性能及應(yīng)用開展工作，此次研究基于與美國Los Alamos國家實(shí)驗(yàn)室博士后合作導(dǎo)師Victor Klimov教授的合作。
熒光型太陽能聚光器是一種新型的光伏技術(shù)，其工作原理是利用熒光物質(zhì)吸收太陽光，受激發(fā)后再發(fā)射的光子大部分可以在聚光器件和空氣界面處發(fā)生全反射，進(jìn)入到波導(dǎo)模式，從而匯聚到聚光器的邊緣，匯聚后的光子可以驅(qū)動(dòng)太陽能電池板。當(dāng)聚光效率足夠高時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一種低成本的光伏技術(shù)。高效率的聚光器件可以被應(yīng)用在建筑物的窗戶上，在建筑密集型的城鎮(zhèn)具有巨大的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)作為一種高穩(wěn)定性、光學(xué)可調(diào)的發(fā)光材料，近年來被應(yīng)用于太陽能聚光器件，成為納米能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而圍繞大面積器件以及高效率輸出依然是該領(lǐng)域的難題。
此研究論文基于涂布技術(shù)制備了疊層式的太陽能聚光器件，實(shí)現(xiàn)太陽能光譜的光子分級(jí)。該方法利用兩種熒光量子點(diǎn)，一種是基于錳離子摻雜結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，該量子點(diǎn)可以吸收高能量紫外光和部分藍(lán)光（440 nm），同時(shí)發(fā)出600 nm的熒光，另一種基于銅銦硒結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，該量子點(diǎn)可以吸收大部分的可見光，同時(shí)發(fā)出800 nm的熒光。該器件可以實(shí)現(xiàn)太陽能光譜中不同能量光子的分離，從而實(shí)現(xiàn)高效率的光伏輸出(3.8%)。
疊層式太陽能聚光器件工作原理示意圖，圖片來自Nature Photonics
李紅博在加盟北理工材料學(xué)院之前，已經(jīng)在量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)光譜調(diào)控和聚光器件領(lǐng)域做了大量具有國際影響力的工作。以第一作者在Nature Energy, Accounts of Chemical Research, Nano Letters, Journal of the American Chemical Society和ACS Nano在內(nèi)的頂級(jí)期刊發(fā)表了一系列研究成果。
附：李紅博教授簡(jiǎn)介：
李紅博，材料學(xué)院特聘教授。2004年本科畢業(yè)于鄭州大學(xué)，2010年在中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲得物理化學(xué)博士學(xué)位；2010-2013年，在意大利理工學(xué)院從事博士博士后研究（合作教授：Liberato Manna，全球百大化學(xué)家）；2014-2016年，在美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室從事博士博士后研究（合作教授：Victor Klimov,美國能源部先進(jìn)太陽能光物理研究中心主任）。2017年以海外高層次人才引進(jìn)加盟北京理工大學(xué)。李紅博主要從事量子點(diǎn)的可控合成，光譜性質(zhì)研究及其在能源方面的應(yīng)用開發(fā)。在無機(jī)量子點(diǎn)材料的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分調(diào)控合成方面有突出貢獻(xiàn)。已發(fā)表科研論文30余篇。其中3篇入選ESI高被引論文。近五年文章被引用次數(shù)大于1000次。
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