[發明專利]一種納米銀熒光增強的稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310162464.8
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103254495A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 喬旭升;樊先平;陳冰;馬榮華;陸盼盼;錢江云
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08K3/08;C08K3/22;C09K11/78;B22F9/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

????本發明涉及一種稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜及其制備方法，尤其是納米銀熒光增強的稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜及其制備方法。

背景技術

開發新能源和可再生清潔能源成為21世紀最具有決定影響的技術領域之一。太陽電池以其獨特優勢有望成為未來電力供應主要支柱。當前，市場上主流的太陽電池產品是晶體硅太陽電池，其市場占有率超過90%。長期以來，人們致力于改善材料的處理工藝來提高硅電池的光電轉換效率，通過這種方法，在常規太陽輻照度(AM1.5)下硅電池的最高光電轉換率已達到24.7%。理論計算表明，傳統硅電池的極限光電轉換率為29%，所以僅靠材料處理工藝的改進已經很難進一步提高其能量轉換效率。太陽電池專家B.S.Richards曾指出，未來光電轉換效率進一步提高將主要依靠對輸入的太陽光譜進行調制。

由于硅半導體具有固定的帶隙(1.12eV)，傳統的晶體硅太陽電池無法完全吸收轉換自然的太陽光能量。到達地面的太陽紅外光譜區的能量約占整個太陽光譜能量的50%，但只有波長小于1100nm的太陽光才能在硅晶體中實現光電轉換，波長大于1100nm的紅外光和波長小于400nm的紫外光都無法被硅太陽電池所利用。利用上轉換或下轉換發光材料，可以對輸入的太陽光譜進行調制，實現硅太陽電池對全波段太陽光的利用，理論計算表明：常規太陽輻照度(AM1.5)下，利用上轉換或下轉換發光可將硅太陽電池的極限轉換效率提高10%以上。由于下轉換發光是將吸收的一個高能光子轉換成兩個可被利用的低能光子(量子剪裁)，在理論上量子效率可達到200%，因此，基于下轉換發光的思路來調制太陽光譜是一種極具潛力和前景的提高硅太陽能電池能量轉換效率的新方法。

光譜調制材料研究的熱點集中于稀土發光材料，然而，稀土發光材料大多源自于4f內層電子的躍遷，太陽光并不足以使激發出稀土離子的高效發光。鑒于此，近年來得到廣泛關注和深入研究的表面等離子體共振熒光增強技術有望使稀土發光材料的激發效率和發光強度獲得重大提高。表面等離子體共振(?surface?plasmon?resonance,?SPR)可由貴金屬納米粒子在其表面等離子體特征頻率的光作用下協同振蕩產生。表面等離子體共振可極大地增強其周圍粒子的電磁場，從而降低粒子的活化能，提高粒子的激發效率或輻射衰減速率，最終使相應的發光強度大大增強。理論上，以具有完美結構的橢球體(50?×100?)為模型計算得到的激發效率最大可提高10000倍。因此，采用金屬納米顆粒來增強稀土發光的激發效率，有望獲得可被太陽光有效激發的1?μm稀土發光，這樣的稀土發光也能在硅太陽電池回路中產生有效的光電流，因此可應用于提高硅太陽電池轉換效率。

發明內容

????本發明的目的是為了提高硅太陽能電池的光電轉換效率，提供一種納米銀熒光增強的稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜及其制備方法。

本發明的納米銀熒光增強的稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜，是納米銀顆粒、稀土氧化物納米晶顆粒和乙烯-醋酸乙烯共聚物的復合物，其中稀土氧化物納米晶的化學式為Y_2-x-yR_xYb_yO₃或Gd_2-x-yR_xYb_y?O₃,式中R為Ce³⁺、Eu³⁺、Pr³⁺或Nd³⁺，0.02?<?x?<?0.2，0.01?<?y?<?0.05；納米稀土氧化物顆粒和納米銀顆粒的質量之和占EVA復合膠膜總質量的1.0?%—10.0?%，納米銀顆粒與稀土氧化物納米晶顆粒的摩爾比為1/100—1/10，稀土氧化物納米晶顆粒的粒徑為10?nm—30nm；納米銀顆粒的粒徑為5?nm—10nm。

本發明的納米銀熒光增強的稀土氧化物納米晶復合EVA膠膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）室溫下，將12?g平均分子量為10000的聚乙烯吡咯烷酮溶解于100?ml乙二醇中，隨后邊攪拌邊加入0.5?g?AgNO₃直至形成透明溶液，將溶液置于高壓反應釜中，以1?℃/min的升溫速率升溫至120℃并保溫1h，冷卻至室溫后經離心分離后得到納米銀粉體；