基于CsPbBr_(3)纳米晶掺杂硫醇-烯聚合物的荧光太阳集光器制备及集光性能

荧光太阳集光器在光伏建筑一体化方面的潜在应用受到了广泛关注。本文采用CsPbBr_(3)纳米晶作为集光器的发光中心,采用硫醇-烯聚合物作为集光器的透明光波导基质。通过荧光发射谱、吸收谱以及荧光寿命谱等对集光性能进行研究,发现将CsPbBr_(3)纳米晶掺入硫醇-烯聚合物后,发光峰位蓝移了11 nm、半高宽展宽了20.4 nm,这可归因于硫醇-烯聚合物基质的介电约束效应。同时,硫醇-烯聚合物基质大幅提高了CsPbBr_(3)纳米晶的发光稳定性。当CsPbBr_(3)纳米晶在硫醇-烯聚合物基质中的掺杂浓度为5.6%时,荧光太阳集光器的集光效率可达8.9%。采用商用的多晶硅太阳能电池耦合在荧光太阳集光器的边缘,在标准AM1.5的太阳光照条件下,器件开路电压为0.47 V,短路电流密度为7.14 mA/cm ^(2),填充因子为24.01%,光电转换效率为2.30%。

基于表面等离子体共振效应的荧光太阳集光器制备及其性能

金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应能够对特定波长入射光的吸收或者散射增强,正因为其独特的光学性质,金属纳米颗粒被尝试应用于荧光太阳集光器。本文利用全无机钙钛矿CsPbBr_(3)量子点、Au纳米颗粒和硫醇-烯聚合物制备荧光太阳集光器。研究发现,掺杂适量Au纳米颗粒可以通过表面等离子体共振效应提高全无机钙钛矿CsPbBr_(3)量子点荧光太阳集光器的外量子效率。当Au纳米颗粒的掺杂浓度为2.0×10^(-6)时,荧光太阳集光器的外量子效率为12.3%,相比未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳集光器的外量子效率提升了78.2%。进一步提高Au纳米颗粒的掺杂浓度,荧光太阳集光器的外量子效率下降。荧光发射谱和荧光寿命谱测试结果显示,当Au纳米颗粒的掺杂浓度超过2.0×10^(-6)时,过高的Au纳米颗粒掺杂浓度导致CsPbBr_(3)量子点与Au纳米颗粒之间发生非辐射能量转移,荧光太阳集光器荧光量子产率(η_(PL,LSC))下降导致了外量子效率下降。