Harnessing the Invisible: Waseda and Toin Develop Up-conversion Perovskite Solar Cell Utilizing Near-Infrared Light

捕捉不可见光:早稻田与桐蔭开发利用近红外光的上转换钙钛矿太阳能电池

早稻田大学和横滨桐阴大学的研究团队宣布在下一代太阳能技术方面取得了重大突破。他们成功开发出一种“上转换钙钛矿太阳能电池”,能够有效利用太阳光谱中通常被传统光伏材料忽视的近红外(NIR)区域。
这一创新设计通过采用复杂的上转换机制克服了由Shockley-Queisser极限常常带来的太阳能转换关键限制。研究人员将一种被称为 Indocyanine Green(ICG)的有机染料固定在专门的 含稀土离子纳米颗粒 表面,该染料以对近红外光的强吸收而著称。
其机制如下:Indocyanine Green 染料捕获弱的近红外光子(低能光),然后将能量传递给 含稀土离子纳米颗粒,这些纳米颗粒将能量集合后再发射为更高能的可见光。钙钛矿层即可高效吸收这种新转换得到的可见光,从而实现对更宽波段太阳光的利用。
该原型的性能指标对实际应用具有很大潜力。电池展示出接近 1.2 volts开路电压$V_{\text{oc}}$),并实现了超过 16 percent 的光电转换效率。通过利用此前未被利用的近红外能量,这一进展有望加速下一代太阳能电池的商业化,尤其在与串联电池结构整合时,长期内可能带来显著更高的效率。