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澳大利亚和美国的科学家们已经能够以一种新的方式将低能光 "上转换 "为高能光，从而被太阳能电池捕获，而氧气是令人惊喜的秘密成分。该成果今天发表在《Nature Photonics》上。来自ARC激子科学卓越中心和悉尼新南威尔士大学的资深作者Tim Schmidt教授表示，虽然这种方法的效率相对较低，要实现商业化还需要更多的工作，但这项研究是一个令人兴奋的发展。
"来自太阳的能量不仅仅是可见光，"施密特教授解释道。"光谱很广，包括给我们带来热量的红外光和可以灼伤我们皮肤的紫外线。大多数太阳能电池、电荷耦合器件(CCD)和光电二极管都是由硅制成的，而硅不能对能量低于近红外线的光做出反应。这意味着，光谱的某些部分正在被我们当前的许多设备和技术所忽视。为了扩大这些设备的灵敏度范围，并有可能提高太阳能电池的效率，一种策略是上转换光，将低能量的光转化为能激发硅的更高能量的可见光。一种方法是捕捉多个较小能量的光子，并将它们粘合在一起，这可以通过与有机分子中的激子（电子和空穴的结合态，可以传输能量而不传输净电荷）相互作用来实现。"
到目前为止，这一点从未在硅带隙之外实现过，而硅带隙是将硅中的电子激发到可以参与传导的状态所需的最小能量。然而，位于悉尼新南威尔士大学的Exciton Science研究人员已经解决了这一挑战。而且他们将一个熟悉的敌人氧气，变成了一个实现他们目标的不太可能的朋友来。
研究人员与RMIT大学和肯塔基大学的合作者一起，利用半导体量子点（纳米级人造晶体）来吸收低能光，而氧则将光转移到有机分子上。
通常氧气对分子激子是不利的，但在如此低的能量下，它的作用发生了变化，它可以调解能量转移，让有机分子发出可见光，高于硅带隙。RMIT大学的Jared Cole教授说："有趣的是，往往没有氧气，很多东西都能很好地发挥作用。而一旦你允许氧气进入，它们就会停止工作。这是毁掉我们所有计划的阿喀琉斯之踵，但现在，我们不仅找到了绕过它的方法，突然间它还帮助了我们。"
虽然效率仍然很低，但科学家们有策略在不久的将来改善这种情况。
"这只是一个早期的示范，要制造商业化的太阳能电池还需要相当多的材料开发，但这向我们展示了它的可能性。"施密特教授说。
论文标题为《Photochemical upconversion of near-infrared light from below the silicon bandgap》。
