A Highly Efficient Luminescent Solar Concentrator Based on a Nanosized Metal Cluster-Anchored Hybrid Polymer

Abstract

A new, highly efficient luminescent solar concentrator (LSC) in which nanosized metal-cluster as molecular luminophores were encapsulated within a poly (methyl methacrylate) (PMMA) was fabricated through a simple solution process. Organic-inorganic salts such as (dMDAEMA)2[Mo6Cl14] and (dMDAEMA)2[Mo6I14] (where dMDAEMA is 2-(methacryloyloxy) ethyl dimethyldodecylammonium) were copolymerized with PMMA to generate a highly effective, transparent, and robust LSC. Due to strong absorption at UV-Vis wavelengths up to ~500 nm and a large downshift of luminescence in the near-infrared wavelengths (~850 nm), this LSC allowed a highly efficient UV-Vis sunlight harvesting device with high transparency. A Si photovoltaic cell was placed at the edge of the LSC waveguide plate. The highest observed power conversion efficiency (PCE) of 1.66% and transparency ~90% were much higher than those of LSCs made from other inorganic nanoparticles as emitters with the same Si photovoltaic cell and operating conditions. The chemical/physical durability, robustness, and solution processibility for any desirable LSC plate size and thickness suggest a practical future direction for smart windows where traditional Si photovoltaic cells cannot be directly employed.;분자 발광 단으로 나노 크기의 금속 클러스터로 구성된 새로운 고효율 발광 태양 광 집광기 (LSC)를 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 내에 캡슐화하여 간단한 용액 공정을 통해 제작되었습니다. (dMDAEMA) 2 [Mo6Cl14] 및 (dMDAEMA) 2 [Mo6I14] (여기서 dMDAEMA 는 2- (메타 크릴로 일옥시) 에틸 디메틸 도데 실 암모늄)와 같은 유기 무기 염을 PMMA와 공중합하여 매우 효과적이고 투명 LSC를 제작했습니다. 500nm의 UV-Vis 파장에서 최대 흡수와 근적외선 파장 (~ 850nm)에서 최대 발광의 큰 다운 시프트를 가지는 하이브리드 발광단은 높은 투명성을 가진 고효율 UV-Vis 태양 광 수확 장치를 제작하는 것이 가능하게 했습니다. Si 광전지는 LSC 도파관 플레이트의 가장자리에 배치되었습니다. 1.82 %의 최대 PCE (전력 변환 효율) 및 ~ 90 %의 투명도는 다른 무기 나노 입자로 만든 LSC의 값들보다 훨씬 더 높았습니다. 원하는 크기의 LSC 플레이트 크기 및 두께, 화학적 / 물리적 내구성, 견고성 및 용액 가공성은 기존의 Si 태양 광 전지가 가질 수 없는 스마트 창에 대한 실용적인 적용의 가능성을 제시합니다.