太陽能電池用YVO4-Eu3+下轉(zhuǎn)換材料制備及改性研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染越來越制約人類可持續(xù)發(fā)展，具有完全可持續(xù)發(fā)展特性的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)一定會發(fā)揮非常巨大的作用。但現(xiàn)在市場上普遍銷售的硅基光伏電池實際轉(zhuǎn)換效率僅為15％。所以提高光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率成為廣泛關(guān)注的焦點問題之一。在電池上表面覆蓋一層下轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料，其首先吸收一個光譜響應(yīng)差的高能紫外光子，再發(fā)射兩個或多個能夠被太陽能電池所吸收利用的近紅外光子，可以提高光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　本文采用改進的溶膠-凝膠法制備了納米下轉(zhuǎn)換材

2、料 YVO4:Eu3+，通過研究反應(yīng)溫度、PH值、絡(luò)合劑檸檬酸濃度、分散劑聚乙二醇的濃度以及燒結(jié)溫度對納米粉體結(jié)構(gòu)及性能的影響，確定最佳工藝參數(shù)以及Eu3+最佳摻雜濃度。同時對其在使用過程中遇到的局限性進行改性，通過摻雜Bi3+拓寬其在紫外光區(qū)的吸收范圍，摻雜P5+增強了其光輸出穩(wěn)定性，并制備球形單分散的SiO2@YVO4:Eu3+核-殼結(jié)構(gòu)改善其粒徑分布范圍大、團聚的缺點。采用激光粒度儀、XRD、SEM、光致發(fā)光光譜、傅立葉紅外光譜等

3、測試與表征手段對下轉(zhuǎn)換材料進行了性能分析。
　　測試結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為60℃，分散劑濃度為0.04 g/ml、檸檬酸濃度為1.5 mol/L時所制備的YVO4:Eu3+粉末樣品顆粒大小平均為387 nm，分散性較好。樣品可吸收250～400 nm區(qū)域的紫外光，將紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)?種波長的光，波長范圍在590～700 nm之間，其中在619 nm處的發(fā)光最強，適合硅太陽能電池使用。Eu3+、Bi3+成功進入到Y(jié)VO4的晶格中取代了Y

4、3+的位置，P5+取代了晶格中V5+的位置。在325 nm激光監(jiān)測下，當(dāng)Eu3+摻雜濃度為0.05、Bi3+摻雜濃度為0.04、P5+摻雜濃度為0.10時，發(fā)光強度達(dá)到最大。成功制備出核殼結(jié)構(gòu)的SiO2@YVO4:Eu3+納米粉體，包覆之后的樣品不僅有SiO2的球形形貌又具有YVO4:Eu3+的發(fā)光特性。制備的殼層致密均勻，厚度在50～100 nm。
　　本論文還將 YVO4:Eu3+納米下轉(zhuǎn)換材料涂覆在市售非晶硅太陽能電池板上制