稀土下转换发光层提高太阳能赛车性能
【葡萄牙阿威罗大学Luís Carlos教授研究团队】

      AM 1.5G太阳光谱与光伏电池吸收之间的不匹配是限制光伏电池性能的最主要因素之一。通常情况下,由于硅基光伏器件在紫外光谱范围内的吸收较弱,使其无法充分利用太阳光谱的此部分能量,从而造成光伏器件性能较差。为了改善光伏电池在太阳紫外光谱区域的吸收并提高光伏电池的整体效率,一种方法是在光伏器件上涂覆一种下转换发光层,发光层吸收紫外光,并将其转化为可见光,进而被光伏器件吸收从而提高其性能。稀土配合物掺杂的有机/无机杂化材料,具有强烈的紫外吸收、优良的发光性能和稳定性,可改善光伏器件的性能。

      葡萄牙阿威罗大学的阿威罗材料研究所光子与纳米杂化材料研究团队(Phantom-g)基于稀土配合物掺杂的有机/无机杂化材料,开发了高效下转换发光(LDS)层,并将其用于提高传统太阳能光伏电池的性能。通过此发光层的吸收和发射,可以使入射光和光伏电池的吸收匹配。通过对未涂覆和涂覆有稀土下转换发光层的光伏电池进行对比,证实了此发光层对光伏电池性能具有一定的改善作用,其最大输出功率和最大绝对外部量子效率分别增加14%和27%。另外,和未涂覆稀土下转换发光层的太阳能赛车相比,涂覆此发光层的赛车,速度提高了9%。此研究证明了稀土下转换发光层可有效改善光伏器件的性能。


(a)和(b)分别为未涂覆和涂覆稀土下转换发光层赛车的示意图,(c)为太阳能赛车比赛照片,其中红圈中为涂覆下转换发光层的赛车


研究团队简介
葡萄牙阿威罗大学阿威罗材料研究所Luís Carlos教授、Rute Ferreira教授和Paulo André教授领导的光子与纳米杂化材料研究团队(Phantom-g)是欧洲研究稀土有机/无机杂化材料的先驱,其主要研究方向为:集成光学、发光太阳能聚光器、固体照明、纳米温度传感器和单离子/单分子磁体。该研究团队加工和表征仪器齐全、功能先进。近十年来,该团队致力于稀土功能杂化材料的制备和性能研究,以及成果转化。他们还和来自包括中国在内的30多个国家的研究团队进行合作,以加强科研优势互补,并且联合培养了大批研究生。

相关论文

Correia S F H , Bastos A R N, Fu L S, Carlos L D, André P S et al. Lanthanide-based downshifting layers tested in a solar car race. Opto-Electron Adv 2, 190006 (2019).
DOI:10.29026/oea.2019.190006