改善太陽能電池光譜響應(yīng)的熒光粉的制備及機理研究.pdf

1、為了改善太陽能電池光譜響應(yīng)特性，近年來稀土離子摻雜無機材料的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換發(fā)光引起了廣泛的研究興趣并取得很多進展。但基于稀土離子f-f躍遷的窄帶吸收導(dǎo)致其總的發(fā)光亮度低，轉(zhuǎn)換效率有限。為了解決這一問題，一方面擬開發(fā)基于Ce3+的f-d躍遷的寬帶吸收，并探尋一些可見或紅外區(qū)域發(fā)光的激發(fā)劑，與Ce3+配對實現(xiàn)下轉(zhuǎn)換發(fā)光，提高太陽能電池的可吸收區(qū)域，系統(tǒng)研究這類材料中的能量傳遞通道和下轉(zhuǎn)換的機制;另一方面，為提高太陽能電池在紅外區(qū)域的吸收，本

2、文合成了具有紅外吸收的稀土離子上轉(zhuǎn)換材料，研究如何進一步提高紅外吸收效率并深入研究其機理。為了提高太陽能電池在紫外或紅外光譜區(qū)域的吸收，我們合成了不同稀土離子摻雜YAG(Y3Al5O12)和Sr3Y(PO4)3基質(zhì)的熒光粉，主要內(nèi)容如下:
　　一、采用高溫固相法制備了不同稀土離子摻雜濃度的YAG∶Ce3+，Pr3+，Yb3+的熒光粉，用X射線衍射對其晶體結(jié)構(gòu)進行了表征，利用熒光光譜儀(PL)對樣品測試并分析其發(fā)光特性。在450 n

3、m的激發(fā)下該熒光粉的發(fā)射光譜出現(xiàn)兩個發(fā)射帶，黃光區(qū)域(450-650 nm)和紅外區(qū)域(950-1100 nm)，當(dāng)Pr3+的濃度由0逐漸增大到15％時，該熒光粉發(fā)射光譜可將藍光逐漸調(diào)節(jié)為紅外光，這一過程能量由Ce3+通過雙通道將能量傳遞給Yb3+。
　　二、采用高溫固相法制備了不同稀土離子摻雜濃度的YAG∶Ce3+，Yb3+熒光粉。并運用X射線衍射、光譜儀對樣品的晶體結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能進行了分析。在980 nm的激發(fā)下該熒光粉發(fā)生雙

4、光子能量合作上轉(zhuǎn)換，樣品的發(fā)射光譜出現(xiàn)在黃光區(qū)域(540nm)。對于YAG∶0.06Ce3+，x Yb3+當(dāng)x由2％逐漸增大到25％時，該熒光粉發(fā)射光譜可由紅外逐漸調(diào)節(jié)為黃光，這說明能量由Yb3+通過上轉(zhuǎn)換傳遞到Ce3+，當(dāng)x=0.08時轉(zhuǎn)換效率最高。
　　三、利用高溫固相法制備不同稀土離子摻雜濃度的Sr3Y(PO4)3∶ Ce3+，Tb3+熒光粉。用X射線衍射對其晶體結(jié)構(gòu)進行了表征，利用熒光光譜儀(PL)對樣品測試并分析其發(fā)光特

5、性。在紫外光(310nm)激發(fā)下該熒光粉發(fā)射出了Ce3+的藍光和Tb3+的黃綠光，當(dāng)Ce3+的濃度為0.07，Tb3+的濃度由0.01增大到0.5時，通過Ce3+的4f-5d電子躍遷將能量傳遞到Tb3+，然后發(fā)生5D4→7Fj電子躍遷，該熒光粉發(fā)射光譜可由藍光逐漸調(diào)節(jié)為黃綠光。當(dāng)Tb3+的濃度為0.5時能量轉(zhuǎn)移效率可達80.06％。
　　四、采用高溫固相法制備了不同稀土離子摻雜濃度的Sr3Y(PO4)3∶ Ce3+，Mn2+熒光粉