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中国科学院理化技术研究所吴骊珠-黄智源研究团队:量子点敏化三重态湮灭光子能量上转换用于太阳能转换 精选

已有 2728 次阅读 2024-4-11 10:56 |个人分类:AMR Account|系统分类:论文交流

中国科学院理化技术研究所吴骊珠-黄智源研究团队:量子点敏化三重态湮灭光子能量上转换用于太阳能转换

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近日,中国科学院理化技术研究所吴骊珠院士和黄智源研究员的AMR述评文章“Quantum Dot-Sensitized Triplet−Triplet Annihilation Photon Upconversion for Solar Energy Conversion and beyond”在线发表。文章着重讨论了量子点敏化光子能量上转换实现近红外光到可见光的转换,提升太阳光谱中低能量近红外光的利用率,从而提升太阳能光电及光化学转换效率。文章总结了该领域目前发展状况,并指出了面临的挑战和机遇。

关键词:光子能量上转换;量子点;三重态湮灭;太阳能转换

We hope this Account will help promote quantum dot sensitized photon upconversion to be used in solar energy conversion for a more sustainable society.

01 文章内容简介

太阳能是地球上最大的可再生能源——地球每小时接收的太阳能超过全人类每年消耗能量的总和。太阳能可被转换为电能、化学能等其它形式的能量,但太阳光谱中低于吸光材料带隙能量的光子不能被吸收利用,造成透射损失。光子能量上转换可将多个低能量光子转换为一个高能量光子,有效降低透射损失,提升太阳能转换效率。与基于镧系元素及双光子吸收等上转换策略相比,三重态湮灭上转换能在较低激发光强度,如一个太阳光强度下高效进行,而量子点作为光敏剂在近红外区具有较高的吸收系数及较宽的吸收带,相比分子光敏剂更能充分吸收太阳光谱中的近红外光,对太阳能转换具有重要意义。本文阐述了量子点敏化三重态湮灭上转换体系构筑原则,特别介绍了该体系在太阳能光电及光化学转换方面的研究进展,并指出了该领域面临的挑战和机遇。

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图1. 量子点敏化光子能量上转换在光伏、光催化及其他领域的应用

02 AMR:请问您选择该领域的初心是?

作者团队:

由于不能充分利用太阳光谱中低能量光子,单节光伏电池理论效率被限制在34%,而光化学转换,如太阳能光分解水制氢反应的能量转换效率也仅有~1%。这促使我们考虑利用光子能量上转换将低能量的近红外光转换为可见光,重塑太阳光谱,突破太阳能转换效率极限。

03 AMR您认为该领域当前最值得关注的研究热点是什么?

作者团队:

发展新材料与新技术,实现固态上转换在一个太阳光强度下高效进行,是将上转换应用于太阳能转换器件并推向实际应用的前提,也是该领域最值得关注的研究热点及难点之一。

作者团队简介

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中国科学院理化技术研究所

中国科学院院士 吴骊珠

吴骊珠,中国科学院理化技术研究所研究员,博士生导师。1990年本科毕业于兰州大学,1995年于中国科学院感光化学研究所获博士学位,现为中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心主任。长期致力于光化学研究,涉及太阳能光化学转换、光化学合成与技术、超分子体系中重要的光物理和光化学过程。

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中国科学院理化技术研究所

研究员 黄智源

黄智源,中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师。2011年本科毕业于吉林大学化学系,2017年于美国加州大学河滨分校取得博士学位,随后于美国可再生能源国家实验室从事博士后研究。2023年至今工作于中国科学院理化所。聚焦半导体量子点-有机分子杂化体系中的光子能量转换研究,探究其在光电及光化学转换中的应用。

扫码阅读吴骊珠院士和黄智源研究员的精彩Account文章:

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Quantum Dot-Sensitized Triplet−Triplet Annihilation Photon Upconversion for Solar Energy Conversion and beyond

Zhiyuan Huang*, Chen-Ho Tung, and Li-Zhu Wu*

原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00186

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