稀土離子摻雜CaWO4熒光粉的近紅外量子剪裁研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染愈來愈制約著社會的可持續(xù)發(fā)展，因此太陽能等可再生能源越來越受到人們的關注。目前，在太陽能電池產(chǎn)業(yè)中硅太陽能電池占主導地位，然而硅太陽能電池無法在日常生活中大規(guī)模投入使用，主要原因是電池制造成本高，光電轉換效率較低。光電轉換效率低是因為硅太陽能電池的禁帶寬度(Eg=1.12 eV)與太陽光譜不匹配導致的，光子能量高于硅太陽能電池的禁帶寬度時雖然被吸收，但是大部分以熱能的形式損耗了，光子能量低于此帶隙的則不

2、能被吸收利用。如何通過光譜調制使太陽光更好地匹配太陽能電池的光譜吸收特性成為當前廣泛關注的焦點。因此，人們提出量子剪裁發(fā)光材料的應用，通過吸收高能紫外光子將其轉換成兩個或多個可見或近紅外低能光子，將這種發(fā)光材料應用在太陽能電池上有望提高其的轉換效率。
　　本文以制備用于太陽能電池的下轉換材料為目的，采用高溫固相法制備了CaWO4∶ Pr3+發(fā)光粉體，CaWO4∶Pr3+，Yb3+及CaWO4∶Yb3+下轉換熒光粉。對實驗樣品的物相

3、，發(fā)光性能進行表征和分析，對稀土離子之間的能量傳遞機理進行了分析。具體內容如下:
　　1.采用高溫固相法合成了CaWO4∶Yb3+下轉換熒光粉。在紫外光256nm激發(fā)下，在可見光區(qū)域和近紅外光區(qū)域均有發(fā)射峰。隨著Yb3+濃度的增加，428nm處的發(fā)光強度逐漸減弱，而Yb3+∶998nm的發(fā)光強度先增強后減弱，這是由于Yb3+離子濃度摻雜過大而引起的濃度猝滅。分別監(jiān)測998nm和428nm發(fā)射的激發(fā)譜，可以觀察到在250nm-300

4、nm之間重疊，可以推斷WO42--Yb3+之間存在能量傳遞現(xiàn)象。
　　2.采用高溫固相法制備了CaWO4∶Pr3+熒光粉，測試樣品的物相結構和發(fā)光性能。結果表明:所有樣品均為白鎢礦結構的CaWO4。以Pr3+∶652nm光監(jiān)測樣品，發(fā)現(xiàn)一個激發(fā)寬帶(230-300nm)和三個尖銳的激發(fā)峰，其中激發(fā)寬帶是WO42-基團的激發(fā)，而其他三個激發(fā)峰對應的是Pr3+的3H4→3PJ(J=0，1，2)躍遷，這說明WO42-和Pr3+之間存在能

5、量傳遞。在263nm光激發(fā)下，隨著Pr3+濃度的增加，基質CaWO4在430nm處的發(fā)光強度逐漸降低，而Pr3+離子652nm的發(fā)光強度在增強，這也說明WO42-到Pr3+間存在能量傳遞過程。Pr3+最佳摻雜濃度為1％。
　　3.采用高溫固相法制備CaWO4∶Pr3+，Yb3+近紅外量子剪裁熒光粉。在453nm光激發(fā)下，可以觀察到波長位于1001nm，1030nm和1048nm的三個近紅外發(fā)射峰，它們分別對應的是Yb3+∶2F5/