稀土摻雜Y203-ZNO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)具有綠色環(huán)保、安全可靠、可再生等優(yōu)點(diǎn)而成為近幾十年來(lái)人們不斷研究和發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)之一。太陽(yáng)能電池板主要以硅基半導(dǎo)體為主，它只能吸收和利用太陽(yáng)能可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)的能量，對(duì)于紅外光卻幾乎不響應(yīng)，但是紅外光這部分能量占整個(gè)太陽(yáng)能光譜的50％以上。因此，太陽(yáng)光能量得不到充分合理的利用，導(dǎo)致能量的嚴(yán)重?fù)p失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以將發(fā)光薄膜應(yīng)用于硅太陽(yáng)能電池中，將低能量光子（近紅外光、近紅外）轉(zhuǎn)換為高能量光子（可見(jiàn)光），從而提高光電轉(zhuǎn)換

2、效率。
　　本課題以Y2O3和ZnO作為混合基質(zhì)，摻雜稀土離子作為激活劑(Er3+或Ho3+)和敏化劑(Yb3+)，采用無(wú)機(jī)溶膠-凝膠法和旋轉(zhuǎn)涂膜工藝分別制備Er3+-Yb3+和Ho3+-Yb3+共摻Y(jié)2O3/ZnO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜。通過(guò)掃描電子顯微鏡、X射線(xiàn)衍射熒光分光光度計(jì)等測(cè)試手段，分別研究激活劑(Er3+，Ho3+)濃度、敏化劑(Yb3+)濃度對(duì)Y2O3/ZnO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)

3、研究激活劑Er3+離子濃度對(duì)Er3+-Yb3+摻雜Y2O3/ZnO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Er3+離子濃度由2mol％增加至4mol％，薄膜樣品的發(fā)光強(qiáng)度也隨之提高，然而繼續(xù)增加其濃度后，紅綠光發(fā)光強(qiáng)度反而減弱，出現(xiàn)了熒光猝滅現(xiàn)象。其中，Er3+離子濃度為4mol％時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度最大。
　　(2)探究敏化劑Yb3+離子濃度對(duì)Er3+-Yb3+摻雜Y2O3/ZnO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，隨

4、著敏化劑離子濃度的增加，薄膜樣品的紅綠光強(qiáng)度先增加后減弱。其中，當(dāng)濃度為4mol％時(shí)，薄膜平均晶粒尺寸最大，薄膜的結(jié)晶性最好，發(fā)光強(qiáng)度最高。
　　(3)研究激活劑Ho3+離子濃度對(duì)Ho3+-Yb3+摻雜Y2O3/ZnO上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜的組織與性能的影響。通過(guò)測(cè)試分析可知，當(dāng)Ho3+離子濃度由5mol％增加至7mol％，薄膜紅綠光光強(qiáng)也隨之提高，且在Ho3+離子濃度為7mol％時(shí)，薄膜的致密性最好，發(fā)光強(qiáng)度最高。繼續(xù)增加Ho3+離子濃