?據調查，我國的建筑能耗占到全社會總能耗的40%以上。傳統的硅基太陽能面板致力于把屋頂轉變為太陽能發電機，但是，對于對能源需求巨大、人口密集的城市地區，需要收集摩天大樓需要的能源，屋頂的面積十分有限。太陽能發電窗戶可以取代建筑物不具有發電功能的玻璃窗戶和玻璃幕墻，把城市高層建筑的窗戶和幕墻轉變為太陽能發電裝置，所生產出的電能將大大降低建筑物的能耗，實現“零碳”建筑的目標。

近年來，南京大學現代工程與應用科學學院鄧正濤教授團隊一直致力于新型發光量子點材料的基礎研究和產業化應用。特別是在廣色域顯示器件和發電窗戶兩個方向，圍繞量子點在實際應用中的瓶頸問題，在產品的應用形態、性能提升和耐老化方面取得了一系列進展。最近，該課題組采用一種新型的三苯基膦處理方法，制備了具有高光致發光量子效率、低重吸收、高穩定性的近紅外發射銫鉛碘量子點太陽能發電窗戶原型器件。相關成果于2020年3月以“Efficient and Stable Thin‐Film Luminescent Solar Concentrators Enabled by Near‐Infrared Emission Perovskite Nanocrystals”為題在國際頂級化學期刊《Angewandte Chemie International Edition》《德國應用化學》雜志上在線發表（doi：10.1002/201911638）。

圖1：近紅外發電窗戶原型器件。該工作采用一種新穎的三苯基膦處理方法，制備了高穩定性、大面積的銫鉛碘量子點-聚合物復合薄膜發光太陽能聚光器，具有高的光轉換效率和高的發光效率(絕對發光量子產率接近100 %)。

該發電窗戶原型器件利用一部分透射光被分散在高透明性高分子聚合物薄板表層中的銫鉛碘量子點吸收，進而實現高效熒光轉換，重新發射出近紅外光。其熒光波長以700納米為中心，熒光量子產率為99.4±0.4%，熒光發射半峰寬非常窄，僅為75 毫電子伏特(30納米)。本工作與傳統的量子點制備的器件相比，其耐水性能和耐光降解性能大幅提升。即使在30天長時間浸泡于水中和強光照射的情況下，仍然保持良好的性能。將近紅外光通過光波導到安裝在側邊的商用硅基太陽能電池上，所制備的75平方厘米的原型紅外聚光器件實現了3.1%的高光學轉換效率。這一成果為發光量子點材料在太陽能發電窗戶中的實際應用奠定了基礎。該課題組預測，在不久的將來，通過不斷優化發光量子點材料，幾乎透明的窗戶和幕墻將會成為高效太陽能發電裝置，可以在夏天為空調提供電力，在冬天給房間里的熱水器供電，最終實現智能“零碳”建筑的目標。

南京大學現代工程與應用科學學院為論文第一單位；本文的通訊作者為現代工程與應用科學學院的鄧正濤教授；所指導的博士生吳佳靜為本論文第一作者。該工作在完成過程中得到了聶書明教授指導與支持，張弢教授在聚合物材料上和譚海仁教授在器件測試上的幫助。該工作得到了江蘇省-安大略省國際合作項目資助(BZ2018008)，還得到了國家“海外高層次人才計劃”、江蘇“雙創人才“計劃和江蘇省納米技術重點實驗室的資助。