太阳能荧光聚光器(LSC)在设计上的独特性被认为具有取代传统平板太阳能电池的巨大潜力。目前，应用于LSC中的荧光染料一般为有机荧光染料，存在以下局限性：1、吸收和发射谱基本位于紫外-可见波段，有较大的光谱重叠，从而导致较大的重吸收损失；2、染料分子的可见光发射与LSC上附着的太阳能电池带隙不匹配，将会导致较大的热化损失；3、在太阳光长期照射下，性能不稳定。这些都严重限制了LSC的发展应用。为了寻找更合适的荧光染料，本研究团队基于前期的研究成果，在La3Ga5.5Nb0.5O14（LGNO）基质中探究了过渡金属（Cr3+）宽谱敏化稀土离子（Yb3+/Er3+）近红外发光的无机荧光染料，更重要的是，探讨了不同格位的Cr3+对于能量传递的影响。
在LGNO:Cr3+的体系中，Cr3+同时占据无序的八面体（Cr(I)）格位和有序的四面体（Cr(II)）格位。在前期的研究中，我们也观察到分别来源于这两种格位的发光。在LGNO基质中，我们证实了Cr(II)通过共振能量传递的方式宽谱敏化Er3+1536 nm和Yb3+1000 nm的近红外发光，由于可能存在Cr(I)向Cr(II)的能量传递，从而影响了Cr(II)的4T2能级上的电子随着Er3+/ Yb3+浓度增加的寿命衰减程度。激发光谱几乎覆盖整个可见光波段，不仅提高了荧光染料对太阳光谱的利用率，而且降低了吸收谱和发射谱之间的重叠。另一方面，Er3+1536 nm和Yb3+1000 nm的发光分别与Ge基和Si基太阳能电池的带隙匹配，降低了光子在太阳能电池传播过程中的热化损失。另外，这种镓锗酸盐基质具有优良的化学稳定性，相比于有机荧光染料，更适合长期承受太阳光的照射。
相关研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助和支持。
相关文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386142520300627
LGNO基质中两种Cr3+格位与Er3+/ Yb3+之间的能量传递过程