基于铅卤钙钛矿的大面积荧光/散射双模式太阳能集中器

摘要

可透光太阳能集中器(Luminescence solar concentrators,LSCs)具有重要的应用价值.该研究提出利用荧光和散射光双传输模式来提高基于CsPbBr3的可透光LSCs的能量转换效率(power conversion efficiency,PCE),详细研究了散射及集光器受光面积对LSCs性能的影响.纳米TiO2作为散射源,在MMA(Methyl methacrylate)溶液中分散性不佳,聚合过程中会在集光片内形成1μm左右尺寸的TiO2团聚体,导致集光片透明度下降;当TiO2掺杂浓度质量比为0.1％时,其对CsPbBB荧光性能的影响较小.散射能够提升LSCs性能,是因为TiO2作散射中心提供了散射光传输模式,使CsPbBr3&TiO2∶PMMA集光片内传输的光子数增多,从而提高了LSCs的效率.最终实验得到双传输模式CsPbBr3&TiO2∶PMMA的LSCs,在TiO2质量比为0.1％、尺寸为5 cm×5 cm的情况下,PCE达2.62％,相比单模式的1.94％提高了35％,Jsc提高到0.83 mA/cm2,Voc为4.5 V,FF为70.2％.受光面积对双传输模式LSCs的性能也有影响,结果显示,由于LSCs内的传输损耗和纳米晶的重吸收,传输距离会增长,到达LSCs集光片边缘的强度则变低.根据LSCs不同受光面积与输出功率的测试和拟合结果,得到LSCs的最佳尺寸为20 cm×20 cm.