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北理工“太阳能聚光器”研究成果在《自然·光子学》(Nature Photonics)发表

供稿: 材料学院 摄影: 材料学院 编辑: 付海东
(2018-01-09) 阅读次数:
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  北理工材料学院李红博教授近期以“Tandem luminescent solar concentrators based on engineered quantum dots(基于结构调控的量子点构建的叠层式太阳能聚光器件)”为题,将其相关研究进展发表于自然子刊《Nature Photonics》杂志上。李红博为该论文的共同第一作者,材料学院为共同工作单位。李红博以北理工海外高层次人才引进加盟材料学院以来,在科研方面继续基于量子点的太阳能聚光器件性能及应用开展工作,此次研究基于与美国Los Alamos国家实验室博士后合作导师Victor Klimov教授的合作。

  荧光型太阳能聚光器是一种新型的光伏技术,其工作原理是利用荧光物质吸收太阳光,受激发后再发射的光子大部分可以在聚光器件和空气界面处发生全反射,进入到波导模式,从而汇聚到聚光器的边缘,汇聚后的光子可以驱动太阳能电池板。当聚光效率足够高时,可以实现一种低成本的光伏技术。高效率的聚光器件可以被应用在建筑物的窗户上,在建筑密集型的城镇具有巨大的应用前景。量子点作为一种高稳定性、光学可调的发光材料,近年来被应用于太阳能聚光器件,成为纳米能源领域的研究热点。然而围绕大面积器件以及高效率输出依然是该领域的难题。

  此研究论文基于涂布技术制备了叠层式的太阳能聚光器件,实现太阳能光谱的光子分级。该方法利用两种荧光量子点,一种是基于锰离子掺杂结构的量子点,该量子点可以吸收高能量紫外光和部分蓝光(440 nm),同时发出600 nm的荧光,另一种基于铜铟硒结构的量子点,该量子点可以吸收大部分的可见光,同时发出800 nm的荧光。该器件可以实现太阳能光谱中不同能量光子的分离,从而实现高效率的光伏输出(3.8%)。

叠层式太阳能聚光器件工作原理示意图,图片来自Nature Photonics

  李红博在加盟北理工材料学院之前,已经在量子点的结构光谱调控和聚光器件领域做了大量具有国际影响力的工作。以第一作者在Nature Energy, Accounts of Chemical Research, Nano Letters, Journal of the American Chemical Society和ACS Nano在内的顶级期刊发表了一系列研究成果。

 

附:李红博教授简介:

  李红博,材料学院特聘教授。2004年本科毕业于郑州大学,2010年在中国科学院理化技术研究所获得物理化学博士学位;2010-2013年,在意大利理工学院从事博士博士后研究(合作教授:Liberato Manna,全球百大化学家);2014-2016年,在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室从事博士博士后研究(合作教授:Victor Klimov,美国能源部先进太阳能光物理研究中心主任)。2017年以海外高层次人才引进加盟北京理工大学。李红博主要从事量子点的可控合成,光谱性质研究及其在能源方面的应用开发。在无机量子点材料的物理结构和化学组分调控合成方面有突出贡献。已发表科研论文30余篇。其中3篇入选ESI高被引论文。近五年文章被引用次数大于1000次。

 

Nature Photonics文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41566-017-0070-7


(审核:张青山)

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