湖北大学研究生，湖北大学研究生院
成果简介
碳点（CD）由于其低成本、环保和稳定性，在发光太阳能集中器（LSC）领域中有望成为传统发光材料的有效替代品。如何提高基于CD的LSC的性能是目前的研究热点。本文，湖北大学蒋选丰教授课题组在《Carbon》期刊发表名为“Bright and multicolor emissive carbon dots/organosilicon composite for highly efficient tandem luminescent solar concentrators”的论文，研究提出一种新型CD/有机硅复合材料（SiCDs），其具有可调谐的固态荧光和21%至56%的光致发光量子产率，以应对CD的聚集导致的猝灭对LSC性能改善的限制。
详细探讨了SiCD的发射红移机理。此外，SiCD的紫外吸收在宽范围内，并且随着发射红色从蓝色变为橙色，强度逐渐增加。SiCD被进一步设计为以聚二甲基硅氧烷作为波导材料构建一系列透明单层和串联LSC，基于蓝色和黄色发射SiCD的串联LSC最终实现7.10%的外部光学效率。
图文导读
图1.a） 合成多色荧光SiCD的溶剂热策略以及SiCDs粉末在自然光和365 nm紫外灯下从蓝色到橙色的相应光学照片。b） SiCDs复合材料的PL发射光谱。
图2.a）B-SiCD，b）G-SiCD，c）Y-SiCD和d）O-SiCD的FESEM图像。e）B-SiCDs，f）G-SiCD，g）Y-SiCDs和h）O-SiCDs的HRTEM图像（插图分别是相应的单个CD和粒度分布图）。i） 四种复合材料的 P-XRD 图谱和 j） 傅立叶变换红外光谱。
图3.a）B-SiCD，b）G-SiCD，c）Y-SiCD和d）O-SiCD的激发发射矩阵。e） B-SiCD、f） G-SiCD、g） Y-SiCD和 h） O-SiCD 的吸收、PLE 和PL光谱
方案1.a）B-SiCDs，b）G-SiCD，c）Y-SiCDs和d）O-SiCDs的形成机理示意图。
图4.a） 串联LSC的制造示意图。b） 在365 nm紫外灯下堆叠在Y-LSC上的B-LSC。c） 串联LSC的光电流密度和光电压（J-V）的关系。d）串联LSC的相应外部光学效率直方图。
小结
综上所述，通过调整APTES/CA或尿素/CA的比例来控制复合材料中CD的含量和SiCDs的形貌，证明了从蓝色到橙色多色发射的SiCDs的合成。基于B-LSC和Y-LSC的串联结构LSC的外部光学效率高达7.10%，大大增加了太阳能的使用。本工作不仅为合成固态荧光可控的CDs/有机硅复合材料提供了新的思路，而且拓宽了CD/有机硅复合材料在LSCs中的应用前景。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.02.055
湖北大学研究生(湖北大学研究生院)
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