科学家开发出一种新型纳米粒子，可以吸收近红外光并将可以让可见光透过，这可以让太阳能电池板将看不见的光转化为可用的能量。
美国能源部劳伦...
科学家开发出一种新型纳米粒子，可以吸收近红外光并将可以让可见光透过，这可以让太阳能电池板将看不见的光转化为可用的能量。
美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员在有机染料上涂覆了微小颗粒。染料像天线一样工作，科学家们可以微调纳米粒子的光转换特性。
“这些有机染料捕捉的近红外光的大片光谱能量，” 布鲁斯·科恩，在伯克利实验室的分子铸造一个科学家，在一份新闻稿中说。
大多数关注可见光的太阳能技术不能吸收近红外光，从而使太阳光谱中的固体块变得浪费。接近地球表面的所有光线中大约有44％是可见光。红外辐射占49.4％。近红外波长是与可见光波长最相似的波长。
实验表明，染料的加入提高了纳米粒子的效率，放大了可见光的效率达33,000倍。
周一在Nature Photonics杂志上发表的这项突破之前，经过多年的实验和研究。
科学家以前曾表示，染料可以提高纳米晶内镧系金属离子的光转换性能，但研究人员无法确定这种机制。重复实验表明染料在重复暴露于红外光后易于降解。
“有很多兴奋，然后有很多混乱，”科恩说。“这让我们挠了脑袋，没有人确切知道染料如何与纳米颗粒表面相互作用。”
在最近的实验中，科学家们能够分离和识别染料和纳米颗粒的镧系金属离子之间的“三重态”。科学家记录了染料发光和颗粒光吸收的测量结果之间的匹配。
“重新吸收的染料和UCNP吸收的峰值几乎完全匹配，”科恩说。
通过增加纳米粒子中的金属离子的数量，研究人员能够进一步放大三重态。
科恩说：“金属促使染料进入三重态，这有助于解释能量转移的效率和染料的不稳定性，因为三联体在空气中倾向于降解。”
由于微小的颗粒大多是透明的，科学家们认为它们可以简单地应用于太阳能电池板中的光伏电池表面。这些颗粒可以提高太阳能电池从红外线收集能量的能力，而不会影响其吸收可见光的能力。