Ce³⁺ -Yb³⁺共ドープYAGの量子切断による可視-近赤外変換の可能性

抄録

太陽電池において、1つの可視光子を2つの近赤外光子に切断する量子切断機構は、変換効率を上昇させるための最良の方法になり得る。Ce-Yb共添加YAGにおいて、Ce³⁺の5d準位励起でYb³⁺の1μm発光を観測し、その発光の励起スペクトルは、Ce³⁺のブロードな4f-5d遷移（380-500nm）と完全に一致した。このことから、Ce³⁺からYb³⁺へのエネルギートランスファー(ET)の存在を確認した。また、このETは、太陽光ピークの500nm以下を吸収し、結晶Siの光・電気変換効率のピークで発光するため、Si太陽電池の波長変換材料として最適である。一方、Ce³⁺発光の蛍光寿命のYb濃度依存性から、最大量子収率は約150%と見積もられた。以上のことから、Ce-Yb系の量子切断の可能性を示した。