近日，中國科學院大連化物所光電材料動力學特區(qū)研究組吳凱豐研究員團隊首次提出量子裁剪太陽能聚光板概念，并基于該概念將量子裁剪應用到熒光型太陽能聚光板上，制備出的新型太陽能聚光板原型器件效率比傳統(tǒng)器件提高一倍。相關成果發(fā)表于國際納米技術領域權威刊物《納米快報》上。

熒光型太陽能聚光板是一種結構相對簡單的大面積太陽能捕獲裝置，由發(fā)光團通過涂覆或鑲嵌于透明基底構成。發(fā)光團在吸收射到板上的太陽光子后發(fā)出光子，由于基底和空氣折射率的差別，約75%的光子會產生全反射模式，進而被波導到板的邊緣，用于激發(fā)貼在邊緣處的太陽能電池。如果聚光效率足夠高，一塊熒光型太陽能聚光板加上邊緣處的少量太陽能電池，可以在功能上等同于一整塊大面積的太陽能電池，將大大降低光伏產能的成本。而傳統(tǒng)熒光型太陽能聚光板受限于較低的發(fā)光團熒光效率，以及自吸收損失，導致器件內部光學效率一般小于60%。

量子裁剪是一種新奇的光學現(xiàn)象，基于該效應的材料可吸收一個高能光子，同時釋放兩個低能光子，滿足能量守恒的基本物理規(guī)律。該研究團隊創(chuàng)造性地提出基于量子裁剪效應的熒光型太陽能聚光板，在理論上可實現(xiàn)熒光量子效率的倍增，并完全抑制自吸收損失。因此，太陽能聚光板的內部光學效率可重新定義一個新的理論極限為150%。

基于此概念，研究團隊合成了一種表現(xiàn)出典型量子剪裁特征的稀土金屬鐿摻雜納米晶材料，并采用此類納米晶制備出原型的量子裁剪熒光型太陽能聚光板，實現(xiàn)了約120%的器件內部光學效率。該研究首次提出了量子裁剪太陽能聚光板概念，在降低光伏成本、實現(xiàn)智能建筑物領域，具有廣闊應用前景。（記者蘇大鵬）