探索镧系元素光上转换（UC）已成为一种有前景的策略，用于增强硅太阳能电池（SSCs）在近红外（NIR）响应区域的性能。然而，传统材料的狭窄NIR激发带宽和低UC效率阻碍了其在常规阳光条件下的实际应用。
在此，大连民族大学徐文和吉林大学宋宏伟等人报告了一种基于Ln³⁺/Yb³⁺掺杂核壳上转换纳米粒子（Ln/Yb-UCNPs，Ln³⁺ = Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺）的高效多带宽UC系统设计。在该设计中，Ln³⁺离子被引入到Ln/Yb-UCNPs的不同层次中，充当跨越不同光谱范围的近红外（NIR）吸收体。该设计实现了1100至2200 nm范围内的宽多带吸收，聚集带宽约为500 nm。我们发现了一种合成电子泵浦（SEP）效应，涉及Yb³⁺离子，由Yb³⁺与其他Ln³⁺离子（Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺）之间的能量转移和交叉弛豫协同作用所促进。该SEP效应通过有效地将电子从Ln³⁺的低激发态转移到Yb³⁺的激发态，从而增强了纳米材料的UC效率，导致在SSCs的最佳响应区域~980 nm处产生强烈的Yb³⁺发光，从而显著提高了其整体性能。集成了多带宽激发的Ln/Yb-UCNPs的SSCs展示了迄今为止报道的最大的NIR响应范围，达到2200 nm，同时在标准AM 1.5 G辐照下，报告了最高的光伏效率提升，提升了0.87%（总效率为19.37%）。
该工作解决了UCNP耦合SSCs中的瓶颈问题，并提出了一种可行的方法来扩展SSCs的NIR响应范围。
Wang, Y., Xu, W., Liu, H. et al. A multiband NIR upconversion core-shell design for enhanced light harvesting of silicon solar cells. Light Sci Appl 13, 312 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41377-024-01661-5
学术交流QQ群
知光谷光伏器件学术QQ群：641345719
钙钛矿产教融合交流@知光谷（微信群）：需添加编辑微信
为加强科研合作，我们为海内外科研人员专门开通了钙钛矿科创合作专业科研交流微信群。加微信群方式：添加编辑微信 pvalley2024、pvalley2019，备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群。
