近紅外量子剪裁玻璃的制備及發(fā)光特性研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染愈來愈制約著未來社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,太陽能等可再生能源技術(shù)代表了清潔能源的發(fā)展方向。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)具有完全的可持續(xù)發(fā)展特征,已經(jīng)逐漸進(jìn)入了人類社會(huì)的能源結(jié)構(gòu),并且將成為未來基礎(chǔ)能源的重要組成部分。太陽光譜的波長范圍為280~2500nm,但是常規(guī)情況下僅有能量大于硅基太陽能電池能帶隙(Eg>1.12eV,λ<1100 nm)的光才能被吸收,而且同時(shí)載流子的熱能化也會(huì)降低電池效率,而能量小于硅基太陽能電池能帶隙的那一部分太

2、陽光(Eg<1.12eV,λ>1100 nm)就無法被電池吸收利用。光譜調(diào)制是更充分、更合理地使硅基太陽能電池吸收利用太陽光,進(jìn)而提高硅基太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效方式之一,也是目前被廣泛關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)問題。其中在硅基太陽能電池的表面裝配量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光層材料是最有效的光譜調(diào)制方法之一,摻雜稀土離子的量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以吸收一個(gè)電池?zé)o法響應(yīng)的短波光子(300~550 nm),然后發(fā)射出兩個(gè)或多個(gè)與硅基太陽能電池能帶隙相匹配的近

3、紅外光子(~1000 nm),進(jìn)而達(dá)到提高硅基太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
　　本論文主要研究了用于提高硅基太陽能電池效率的量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光層材料的制備、發(fā)光性能,探討了一些離子匹配的可行性分析:
　　1.介紹了量子剪裁的研究背景,太陽能電池中量子剪裁模型的建立。還介紹了量子剪裁的原理、概念、發(fā)展歷史和實(shí)現(xiàn)量子剪裁的主要途徑。還介紹了Yb3+離子和本文相關(guān)離子的光譜性質(zhì)和理論。最后介紹了本課題的選題意義和結(jié)構(gòu)安排。

4、r>　　2.介紹了本課題中氟氧化物玻璃合成制備的方法和特性研究的表征手段等。
　　3.研究了Ce3+/Yb3+共摻的氟氧化物玻璃的制備和量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光,Ce3+離子在波長為322 nm左右的光的激發(fā)下,Ce3+/Yb3+共摻玻璃不僅發(fā)射出 Ce3+離子波峰為377nm的特征光(Ce3+離子的5d→4f能級躍遷),還發(fā)射出900~1100nm波段Yb3+離子的近紅外特征光(Yb3+離子的2F5/2→2F7/2躍遷)。監(jiān)測 Ce3

5、+離子的377nm發(fā)光和 Yb3+離子的977nm發(fā)光得到的激發(fā)譜均出現(xiàn)Ce3+離子的4f→5d躍遷激發(fā)峰,說明了Ce3+向Yb3+能量傳遞的存在,計(jì)算算得到最高量子剪裁效率191.0％,最高的,濃度猝滅前量子效率181.3%。
　　4.分別研究了Bi3+/Yb3+共摻氟氧化物玻璃的制備和量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光,用波長為303 nm左右的光激發(fā),Bi3+/Yb3+共摻玻璃不僅發(fā)射Bi3+離子的418nm的特征光,還發(fā)射出Yb3+離子在