"Broadband dye-sensitized upconversion of near-infrared light". W. Zou, C. Visser, J. A. Maduro, M. S. Pshenichnikov, J. C. Hummelen. NATURE PHOTONICS 6, 560 (2012). DOI: 10.1038/nphoton.2012.158
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.
El upconversion de fotones en la región del cercano infrarrojo es una manera prometedora de superar el límite de eficiencia Shockley-Queisser del 32% en una celda solar tipo monounión. Sin embargo, la aplicación práctica de los materiales que, hasta ahora, son los más eficientes en presentar upconversion ante intensidades moderadas de luz, están limitados por su extremadamente débil y estrecha banda de absorción en el infrarrojo cercano. Aquí se introduce el concepto de un material que presenta upconversion, en el cual un colorante orgánico se usa como antena en el infrarrojo cercano para nanopartículas de β-NaYF4:Yb,Er , en las cuales ocurre upconversion. El upconversion global se incrementa notablemente (por un factor de ~3,300) por las nanopartículas sensibilizadas con colorantes, como resultado del aumento en la absorbancia y del ensanchamiento total del espectro de absorción del material que presenta upconversion. El concepto que se propone puede extenderse a cualquier parte del espectro solar, utilizando un conjunto de colorantes moleculares que traslapen sus espectros de absorción, lo cual les permite funcionar como un sistema de antenas con un ancho de banda extremadamente grande, cuando se encuentran conectados a posibles materiales que presentan upconversion.
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