从超越硅带隙上转换

来自澳大利亚和美国的一组研究人员发现了一种新的方法，可以将近红外光从硅带隙之外转换为可见光，这项成就有可能提高太阳能电池的效率。这种新颖的技术可以使具有子带隙能量的光被太阳能电池收集，而不是浪费。

该团队通过用能量低于硅的带隙的能量上转换光来达到一个里程碑，这是迄今为止一直困扰着该领域的挑战。

改善太阳能收集

蒂莫西·施密特（Timothy Schmidt）和他的同事自2007年以来就一直在研究光化学上的转换，这是由于提高太阳能电池能量收集的诱人可能性所致。除了光伏以外，该技术还可以用于光催化，光电化学和生物成像。

“由于硅是主导的太阳能技术，因此我们有动力从硅带隙之外进行上转换，” ARC Exciton科学卓越中心和澳大利亚新南威尔士州悉尼分校的施密特说。

通常，光化学上转换将两种类型的分子（敏化剂和发射体）结合在一起，将两个光子的能量转换为一个更高能量的光子。敏化剂吸收能量较低的光子，产生分子三重态。然后，它将激发能转移到发射极的最低三重态，这些分子相互作用以促进称为三重态。

结果是一个发射极分子处于激发的单重态，而另一个则被淬灭到其基态。被激发的发射器立即以比最初吸收的光子更高的能量发出荧光。

光的成功上转换

在当前的研究中，硫化铅纳米晶体用作敏化剂分子。将它们放置在还包含氧气和紫罗兰酮的溶液中，紫罗兰酮是一种已知的在单线态氧分子存在下能够发光的有机化合物。选择紫罗兰酮是因为其三重态能量水平约为0.98 eV，低于1.1 eV的晶体硅带隙。

研究人员用通过200微米厚的硅晶片过滤的1140 nm脉冲光照射溶液，成功地导致700 nm处的上转换发射。虽然受限于从纳米晶体中收集能量，效率仍然很低，但是，Schmidt和他的同事认为，可以通过以优化的固态设备结构而非化学解决方案开发该技术来克服这一障碍。

他说：“如果我们能够在固态膜中提高效率，那么我们可以将其作为涂层应用于硅太阳能电池的背面，以收集原本浪费的光。”