基于金屬配合物的下轉換材料及其光伏應用研究進展

王庭瑋 陳洪進 張 蕤 劉 建

(南京林業大學化學工程學院，江蘇省生物質綠色燃料與化學品重點實驗室，南京 210037)

0 引 言

在全球能源危機及環境污染問題日漸嚴峻的形勢下，倡導節能低碳減排的同時，開發可再生資源和清潔能源被認為是世界可持續發展能源戰略的必由之路。太陽能光伏作為一種把太陽光轉換成電能的綠色可再生能源倍受青睞，如硅基太陽能電池，化合物半導體太陽能電池和納米晶光化學太陽能電池等。到目前為止，硅基太陽能電池因技術成熟，光電轉換效率高，無毒且壽命長等諸多優點占據了約90%的光伏市場[1]。單晶硅的禁帶寬度為1.1 eV，可以吸收利用40%以上的太陽光輻射光子。然而，單晶硅太陽能電池在紫外光區域表面電荷復合嚴重，前玻璃的光反射率和封裝材料的吸收等問題導致器件在該區域的單色光量子效率較低[2-3]。通過下轉換技術將紫外光轉換為可見光后更高效地被太陽能電池利用是提高電池光電轉換效率的一條可行性途徑[4]。因此，如何開發高效下轉換材料是該領域的關鍵科學問題，引起了科學界的廣泛關注。

下轉換技術的理論可行性最早由Dexter[5]在1957年提出。直到 1974年Piper[6]和Somerdijk[7]采用三價稀土Pr3+離子摻雜在YF3中得到下轉換材料，從而證實了該技術的實驗可行性。下轉換材料的研究發展至今，主要分為3大類：第1類為無機材料，包括離子型無機復合物和量子點等[8]，這類材料的吸收和發射均發生在活性離子或原子的能帶躍遷以及離子間的能量轉移?！?br>