濟南大學&青島大學 AFM：基于零維鈣鈦礦的高效太陽能聚光器

Alisa 4年前 (2019-06-18) 4531瀏覽

【引言】

太陽能聚光器（LSC）可以有效捕獲陽光用于陽光-電轉換，可以很方便的大面積集成到普通玻璃窗上，它的應用可以大幅的減少光伏材料（例如單晶硅）的使用。一般來說，太陽能聚光器是由鑲嵌了高效率熒光材料的光波導組成。目前，由于熒光材料的量子效率低以及斯托克斯位移小致使嚴重的重吸收，導致太陽能聚光器的能量轉換效率（PCE）仍然很低。因此，合成出高量子效率和大斯托克斯位移的熒光材料，有助于大幅提高太陽能聚光器的效率。

【成果簡介】

有鑒于此，濟南大學張玉海教授團隊聯合青島大學趙海光教授團隊率先制備出基于零維鈣鈦礦（Cs₄PbBr₆）納米晶的高效率太陽能聚光器，并與三維鈣鈦礦（CsPbBr₃）基聚光器進行了詳細的性能對比。零維鈣鈦礦材料擁有眾多的優勢：超大的斯托克斯位移可以克服重吸收難題，而較高量子效率可以保證較高的光效率。相關成果發表于Wiley旗下著名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。青島大學趙海光教授為第一作者，趙海光教授與濟南大學張玉海教授為共同通訊作者。

此項工作的主角是全無機零維鈣鈦礦（Cs₄PbBr₆）納米晶，它不僅量子效率高，而且非常穩定，更加關鍵的是，得益于Cs₄PbBr₆具有非常大的斯托克斯位移（~1.5 eV），極大的避免了材料的重吸收效應，為提效率提供了保障。此項工作中，張玉海教授團隊使用簡單的反相微乳液法在室溫空氣中合成了高量子效率的Cs₄PbBr₆納米晶；趙海光教授團隊采用滴涂的方法的在0.4 × 10 × 10 cm³玻璃基底上制備成Cs₄PbBr₆/聚苯乙烯薄膜，基于零維鈣鈦礦（Cs₄PbBr₆）納米晶太陽能聚光器成型。該型太陽能聚光器依然具有良好的透光性，其外部光量子效率達到2.4%，100 cm²尺寸的能量轉換效率達到1.8%。相較于三維鈣鈦礦（外部量子效率為0.5%），基于零維鈣鈦礦材料的太陽能聚光器更高效，而且，以量子效率僅為45%的零維鈣鈦礦制成的聚光器，其外部量子效率仍遠高于基于100%量子效率的三維鈣鈦礦聚光器。此項工作表明，以Cs₄PbBr₆為代表的零維鈣鈦礦材料，在太陽能聚光器領域有很廣闊的實際應用前景。

該論文作者為：Haiguang Zhao,* Ruijia Sun, Kaifang Fu, Xun Hu, and Yuhai Zhang*

Zero-Dimensional Perovskite Nanocrystals for Efficient Luminescent Solar Concentrators

導師簡介：

張玉海博士，濟南大學前沿交叉科學研究院教授、博士生導師。2015年在新加坡國立大學取得博士學位，并于2016-2018年在沙特阿卜杜拉國王科技大學從事博士后研究。在留學期間對稀土摻雜上轉換晶體等發光材料進行了系統的研究，取得了若干原創性成果，近5年來，申請人作為第一作者和共同作者在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等國際知名學術期刊共發表論文20余篇；其中ESI高引論文3篇，累計影響因子大于170，論文共計引用1000余次，單篇最高被引200余次。申請人獲得2014年度國家優秀自費留學生獎學金，以及2018年泰山學者青年專家稱號。

課題組現在招博士生，博士后和青年教師若干，有興趣者請把簡歷發送至如下郵箱：

E-mail: ifc_zhangyh@ujn.edu.cn

趙海光博士，教授。2012年在加拿大國立科學研究院獲博士學位。先后在意大利科學研究院和加拿大國立科學研究院等著名單位從事科研工作，現在青島大學工作。

研究工作主要集中于以下研究領域：近紅外發光量子點的合成及光電性能表征，量子點激子對的復合-分離物理機制，量子點在太陽能聚光器，太陽能電池，太陽能驅動水分解，熱和生物探針器件的制備和應用。已發表（含接收）SCI論文55篇（其中1作21篇，通訊作者20篇），申請美國專利2項（授權一項），多次在國際學術大會和著名研究院所做大會學術報告并應邀在國際著名學術會議做學術邀請報告，多篇文章被期刊以封面的形式進行重點報道。

受邀擔任20種國際權威期刊Advanced Materials, Advanced Energy Materials, ACS Nano, Nano Energy, Angewandte Chemie，ACS Energy Letter等審稿人。

【圖文導讀】

Figure 1. Cs4PbBr6納米晶的形貌與結構表征。

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