Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light

光子上转换 材料科学 光电子学 摩尔吸收率 光学 红外线的 色素敏化染料 吸收(声学) 物理 兴奋剂 电极 量子力学 电解质 复合材料
作者
Wenqiang Zou,C. Visser,Jeremio A. Maduro,Maxim S. Pshenichnikov,Jan C. Hummelen
出处
期刊:Nature Photonics [Nature Portfolio]
卷期号:6 (8): 560-564 被引量:934
标识
DOI:10.1038/nphoton.2012.158
摘要

Photon upconversion of near-infrared photons is a promising way to overcome the Shockley–Queisser efficiency limit of 32% of a single-junction solar cell. However, the practical applicability of the most efficient known upconversion materials at moderate light intensities is limited by their extremely weak and narrowband near-infrared absorption. Here, we introduce the concept of an upconversion material where an organic near-infrared dye is used as an antenna for the β-NaYF4:Yb,Er nanoparticles in which the upconversion occurs. The overall upconversion by the dye-sensitized nanoparticles is dramatically enhanced (by a factor of ∼3,300) as a result of increased absorptivity and overall broadening of the absorption spectrum of the upconverter. The proposed concept can be extended to cover any part of the solar spectrum by using a set of dye molecules with overlapping absorption spectra acting as an extremely broadband antenna system, connected to suitable upconverters. Researchers demonstrate an approach for upconverting near-infrared light in solar cells using an organic dye as an antenna for nanoparticles. Increased absorptivity and overall broadening of the upconverter's absorption spectrum enhance the upconversion process by a factor of around 3,300.
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