导语：世界首创的光转换对太阳能光伏，生物医学成像，药物输送和光催化具有潜在的未来影响。
UNSW的分子光子学实验室。照片：悉尼西南大学/ Exciton Science
澳大利亚和美国的科学家已经能够将低能光“上转换”为高能光，高能光可以以新的方式被太阳能电池捕获，氧气是令人惊讶的秘密成分。结果今天发表在《自然光子学》上。
UNSW Science的资深作者蒂姆·施密特(Tim Schmidt)教授说，尽管该技术的效率仍然很低，并且要实现商业化还需要做大量工作，但这项研究是令人兴奋的发展。
施密特教授解释说：“来自太阳的能量不仅仅是可见光。”
“光谱范围很广，其中包括使我们发热的红外光和可以灼伤皮肤的紫外线。大多数太阳能电池，电荷耦合器件(CCD)相机和光电二极管(将光转换为电流的半导体)由硅制成，硅无法响应比近红外低能的光。这意味着我们的许多当前设备和技术都没有使用光谱的某些部分。”
为了扩展这些设备的灵敏度范围，并潜在地提高太阳能电池的效率，一种策略是“上转换光”，将低能光转换为能激发硅的更高能的可见光。
施密特教授说：“一种方法是捕获多个较小的能量光子，并将它们粘合在一起。”
“这可以通过在有机分子中相互作用激子-电子和电子空穴的束缚态来实现，而激子可以传输能量而又不传输净电荷。”
到现在为止，这一直没有实现超过硅带隙，硅带隙是将硅中的电子激发到能参与导电的状态所需的最小能量。但是，位于悉尼新南威尔士大学的ARC激子科学卓越研究中心的研究人员解决了这一挑战-他们将熟悉的敌人氧气转化为达成目标的不太可能的朋友。
与RMIT大学和肯塔基大学的合作者一起，研究人员使用半导体量子点(纳米级人造晶体)吸收低能光，并利用分子氧将光转移至有机分子。
通常，氧对分子激子有害，但是在如此低的能量下，氧的作用会发生变化，并且它可以介导能量转移，从而使有机分子在硅带隙上方发出可见光。
RMIT大学的特约作者Jared Cole教授说：“有趣的是，经常没有氧气，很多事情都可以正常工作。一旦允许氧气进入，它们就会停止工作。
“正是阿喀琉斯之heel毁了我们所有的计划，但现在，我们不仅找到了解决办法，而且突然对我们有所帮助。”
效率仍然很低，但是科学家们有策略在不久的将来对此进行改进。
施密特教授说：“这只是一个早期的示范，制造商业太阳能电池需要大量材料开发，但这向我们表明了可能。”
悉尼大学新南威尔士分校的主要作者埃勒姆·格洛里扎德(Elham Gholizadeh)对这项工作对研究领域产生积极积极影响的潜力表示乐观。
她说：“由于这是我们首次成功采用这种方法，因此我们将面临一些挑战。”
“但是我非常有希望，并认为我们可以迅速提高效率。我认为每个人都很兴奋。用氧气传递能量是一种好方法。
“硫蒽酮没有完美的光致发光量子产率，因此下一步将是寻找更好的分子。”