一、光谱转换太阳能电池
电力是现代社会正常运转的基础，在目前全球气候变暖、环境污染日益严重的情况下，太阳能电池作为一种替代传统化石能源的可再生清洁发电技术受到了越来越多的关注。晶体硅太阳能电池是目前市场上最主要的电池种类，但由于受自身材料性质的限制，理论上的最高光电转换效率在30%左右。在影响其效率的因素中，长波光子与短波光子的能量损失是主要的原因。太阳光中波长超过1100 nm的长波光子不能被吸收，而短波光子虽然能被电池吸收，但也仅需1.1eV的能量就可以激发出光生载流子，多余的能量变成热而损失掉了。我们的研究希望通过光谱转换的方式，把太阳光中波长大于1100 nm的光子变为可以被吸收的可见光或近红外光子，把高能量的短波长光子变为波长较长、数量更多的可以被电池吸收的光子，从而让太阳能电池吸收更多的太阳光能量，提高其光电转换效率。
二、纳米光学薄膜
当前应用最广泛的传统光学薄膜是减反射薄膜（或叫增透膜），其应用领域包括光学组件、光电器件、太阳能电池等。为了改善传统减反射薄膜的性能，引入纳米结构是一个有效的手段。由于纳米结构特殊的光学和电学性质，常常会带来一些意想不到的结果。我们希望通过制备介质与金属的复合纳米阵列，利用散射与近场效应获得了超低的表面反射率。
三、热电转换器件
热电转换器件包括温差电池和热伏电池。温差电池是指利用材料两端的温度差来发电的器件，而热伏电池是与太阳能电池类似的利用红外光子发电的件。这两种电池的作用是将热能转化为电能。它们的最大优点是不需要光，可用于无太阳光的场合，因此具备极大地应用潜力。目前的主要问题是输出功率不大，且工作温度较高（常在200℃以上）。我们的研究目标是采用新的方法不断改善器件的性能，扩大其应用场合，使之成为实用的发电技术。
1) Xiaodan Huang, Chaogang Lou, Hao Zhang, 2018, Experimentally demonstrating plasmonic lattice mode in periodic Ag nanoparticle arrays on quartz trapezoidal pillars, Journal of Physics D: Applied Physics, 51, 465101
2) Lu Li, Chaogang Lou, Huihui Cao, Han Diao, and K. Santhosh Kumar, 2018, Enhancing concentrator monocrystalline Si solar cells by down conversion Ce3+-Yb3+co-doped YAG phosphors, Applied Physics Letter, 113, 101905
3) Hao Zhang, Chaogang Lou, Xiaodan Huang, Xiaojian Yu, Hua Yang, 2017, A broadband antireflective nanostructure with Ag nanoparticles on SiO2 nanocolumns, Applied Physics Letters, 111, 201602
4) K. Santhosh Kumar, Chaogang Lou, A. Gowri Manohari, HuihuiCao ，2017，Enhancement of the near-infrared emission ofCe3+–Yb3+ co-doped Y3Al5O12 phosphors bydoping Bi3+ ionsRSC Adv., 2017, 7, 24674-24678
5) Lu Li, Chaogang Lou, Xiaolin Sun, Yufei Xie, Lin Hu and K. Santhosh Kumar, 2016,Temperature Dependent Energy Transfer in Ce3+-Yb3+Co-Doped YAG Phosphors, ECS Journal of Solid State Science and Technology, 5 (9) R146-R149
6) Guojian Shao, Chaogang Lou, Jian Kang and Hao Zhang, Luminescent down shifting effect of Ce-doped yttrium aluminum garnet thin films on solar cells, Applied Physics Letters 107, 253904 (2015)
7) Guojian Shao, Chaogang Lou and Dong Xiao, Enhancing the efficiency of solar cells by down shifting YAG:Ce3+ phosphors, Journal of Luminescence 157，344-348 (2015)
