Ce3+-Yb3+摻雜氟化物的近紅外量子剪裁特性及其在太陽能電池上的應(yīng)用.pdf

1、本論文主要是為了改善太陽能電池的光譜失配現(xiàn)象，研究制備了近紅外量子剪裁納米發(fā)光材料。該材料在紫外光的激發(fā)下，將紫外可見光子轉(zhuǎn)換為近紅外光子，釋放出的光波長與硅基底能隙匹配，能夠被電池吸收利用，進(jìn)一步優(yōu)化太陽能電池的光伏特性。
　　采用水熱法制備氟化鈰CeF3納米材料，通過改變反應(yīng)溶液中絡(luò)合劑的含量、環(huán)境的酸堿度和時(shí)間，調(diào)控樣品的形貌結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能?？偨Y(jié)得到，當(dāng)溶液中加入的EDTA含量為2mmol，pH為9時(shí)，在溫度為160℃下水熱

2、5h后，生成的樣品形貌最為完整，呈現(xiàn)球狀結(jié)構(gòu),尺寸約為500nm。在紫外激發(fā)光下，發(fā)光峰位于330mm處。在摻入Yb3+后，Ce3+會(huì)吸收紫外波段的激發(fā)光能量，部分用于自身躍遷發(fā)光，部分傳遞給Yb3+，用于近紅外區(qū)域發(fā)光。
　　進(jìn)一步，選用氟化鈣CaF2作為基質(zhì)進(jìn)行Ce3+和Yb3+摻雜，采用水熱法制得尺寸約為450nm中空球形，空心層厚約為100nm左右，分散性好，中空部分透光良好，結(jié)晶度高。CaF2∶0.5％Ce3+的樣品發(fā)光

3、效果最好，在317nm和336nm處出現(xiàn)Cc3+特征寬帶雙峰發(fā)射。除此之外，CaF2∶0.5％Ce3+-Yb3+還在近紅外光區(qū)965nm處突現(xiàn)Yb3+的特征發(fā)射強(qiáng)峰。Ce3+若要將能量傳遞給Yb3+，則需要吸收更多的光子，不僅用于自身發(fā)光，更是為了傳遞給Yb3+離子發(fā)光。晶格中多余的Yb3+離子會(huì)引起局部近鄰環(huán)境發(fā)生變化，使得發(fā)光峰值下降，發(fā)生濃度猝滅。
　　將上述納米發(fā)光材料與二氧化硅SiO2溶膠結(jié)合，設(shè)計(jì)得到一種既具有光波轉(zhuǎn)換

4、性能又具有抗反射性能的雙功能薄膜。含有CeF3和CeF3∶Yb3+熒光粉的減反射薄膜性能均優(yōu)于純玻璃和SiO2，當(dāng)加入量為0.02g時(shí)在可見及近紅外區(qū)域透光性最佳。在含有CaF2∶Ce3+和CaF2∶Ce3+-Yb3+熒光粉的減反膜中，當(dāng)加入量為0.05g時(shí)，薄膜在可見及近紅外光區(qū)的透光率最高。而且，含有Ce3+-Yb3+的減反膜對(duì)太陽能電池光電效率的提升要明顯優(yōu)于其他樣品，并通過EQE測試得到證實(shí)。
　　該研究方案在提高減反膜本