济南大学&青岛大学 AFM：基于零维钙钛矿的高效太阳能聚光器

Alisa 5年前 (2019-06-18) 4856浏览

【引言】

太阳能聚光器（LSC）可以有效捕获阳光用于阳光-电转换，可以很方便的大面积集成到普通玻璃窗上，它的应用可以大幅的减少光伏材料（例如单晶硅）的使用。一般来说，太阳能聚光器是由镶嵌了高效率荧光材料的光波导组成。目前，由于荧光材料的量子效率低以及斯托克斯位移小致使严重的重吸收，导致太阳能聚光器的能量转换效率（PCE）仍然很低。因此，合成出高量子效率和大斯托克斯位移的荧光材料，有助于大幅提高太阳能聚光器的效率。

【成果简介】

有鉴于此，济南大学张玉海教授团队联合青岛大学赵海光教授团队率先制备出基于零维钙钛矿（Cs₄PbBr₆）纳米晶的高效率太阳能聚光器，并与三维钙钛矿（CsPbBr₃）基聚光器进行了详细的性能对比。零维钙钛矿材料拥有众多的优势：超大的斯托克斯位移可以克服重吸收难题，而较高量子效率可以保证较高的光效率。相关成果发表于Wiley旗下著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。青岛大学赵海光教授为第一作者，赵海光教授与济南大学张玉海教授为共同通讯作者。

此项工作的主角是全无机零维钙钛矿（Cs₄PbBr₆）纳米晶，它不仅量子效率高，而且非常稳定，更加关键的是，得益于Cs₄PbBr₆具有非常大的斯托克斯位移（~1.5 eV），极大的避免了材料的重吸收效应，为提效率提供了保障。此项工作中，张玉海教授团队使用简单的反相微乳液法在室温空气中合成了高量子效率的Cs₄PbBr₆纳米晶；赵海光教授团队采用滴涂的方法的在0.4 × 10 × 10 cm³玻璃基底上制备成Cs₄PbBr₆/聚苯乙烯薄膜，基于零维钙钛矿（Cs₄PbBr₆）纳米晶太阳能聚光器成型。该型太阳能聚光器依然具有良好的透光性，其外部光量子效率达到2.4%，100 cm²尺寸的能量转换效率达到1.8%。相较于三维钙钛矿（外部量子效率为0.5%），基于零维钙钛矿材料的太阳能聚光器更高效，而且，以量子效率仅为45%的零维钙钛矿制成的聚光器，其外部量子效率仍远高于基于100%量子效率的三维钙钛矿聚光器。此项工作表明，以Cs₄PbBr₆为代表的零维钙钛矿材料，在太阳能聚光器领域有很广阔的实际应用前景。

该论文作者为：Haiguang Zhao,* Ruijia Sun, Kaifang Fu, Xun Hu, and Yuhai Zhang*

Zero-Dimensional Perovskite Nanocrystals for Efficient Luminescent Solar Concentrators

导师简介：

张玉海博士，济南大学前沿交叉科学研究院教授、博士生导师。2015年在新加坡国立大学取得博士学位，并于2016-2018年在沙特阿卜杜拉国王科技大学从事博士后研究。在留学期间对稀土掺杂上转换晶体等发光材料进行了系统的研究，取得了若干原创性成果，近5年来，申请人作为第一作者和共同作者在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际知名学术期刊共发表论文20余篇；其中ESI高引论文3篇，累计影响因子大于170，论文共计引用1000余次，单篇最高被引200余次。申请人获得2014年度国家优秀自费留学生奖学金，以及2018年泰山学者青年专家称号。

课题组现在招博士生，博士后和青年教师若干，有兴趣者请把简历发送至如下邮箱：

E-mail: ifc_zhangyh@ujn.edu.cn

赵海光博士，教授。2012年在加拿大国立科学研究院获博士学位。先后在意大利科学研究院和加拿大国立科学研究院等著名单位从事科研工作，现在青岛大学工作。

研究工作主要集中于以下研究领域：近红外发光量子点的合成及光电性能表征，量子点激子对的复合-分离物理机制，量子点在太阳能聚光器，太阳能电池，太阳能驱动水分解，热和生物探针器件的制备和应用。已发表（含接收）SCI论文55篇（其中1作21篇，通讯作者20篇），申请美国专利2项（授权一项），多次在国际学术大会和著名研究院所做大会学术报告并应邀在国际著名学术会议做学术邀请报告，多篇文章被期刊以封面的形式进行重点报道。

受邀担任20种国际权威期刊Advanced Materials, Advanced Energy Materials, ACS Nano, Nano Energy, Angewandte Chemie，ACS Energy Letter等审稿人。

【图文导读】

Figure 1. Cs4PbBr6纳米晶的形貌与结构表征。