[發(fā)明專利]一種核殼殼結(jié)構(gòu)的納米晶體的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310469742.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN103525397A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳冠英;邵韋;邱海龍;郝樹偉;楊春暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/02
• 分類號(hào): C09K11/02;C09K11/85;C30B29/12;C30B27/00;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米晶體的制備方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能由于其儲(chǔ)備豐富、無(wú)污染、可再生等特性，成為了一種理想的清潔能源。太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。據(jù)報(bào)道稱，目前每年的太陽(yáng)能使用量只相當(dāng)于太陽(yáng)傳遞到地球表面總能量的萬(wàn)分之一。盡管現(xiàn)在全球正在大力發(fā)展太陽(yáng)能應(yīng)用，但目前每年太陽(yáng)能的使用量?jī)H占全球總消耗能量的1%，而傳統(tǒng)的燃料則占90%的比重。相比于眾多種類的太陽(yáng)能電池，目前在市場(chǎng)上應(yīng)用的還是以硅基太陽(yáng)能電池為主。太陽(yáng)發(fā)射光譜與硅基材料吸收光譜的失配是限制硅基太陽(yáng)能光伏電池效率的瓶頸。理論計(jì)算表明單結(jié)晶體硅太陽(yáng)能電池理想條件下的最高效率為30%(Shockley-Queisser極限)；大約有70%的太陽(yáng)能量由于光譜的失配而不能被有效的利用。市場(chǎng)上的常見的單晶硅電池效率為15%～20%；企業(yè)目前現(xiàn)往往通過(guò)提高工藝水平和降低生產(chǎn)成來(lái)降低硅基光伏電池的成本。硅基太陽(yáng)電池的主要損耗有兩種：（1）高能太陽(yáng)光子產(chǎn)生熱載流子的弛豫損耗。據(jù)估計(jì)大約有149W/m²太陽(yáng)能量因此種方式而被損耗掉；（2）低于硅帶隙能量的太陽(yáng)光子則會(huì)直接透過(guò)硅基材料而不被吸收；大約有164W/m²太陽(yáng)能量由于直接透射而被損耗掉。通過(guò)量子剪裁效應(yīng)可以將一個(gè)高能量的光子轉(zhuǎn)換成多個(gè)低能量的光子，進(jìn)而解決由于光子產(chǎn)生熱載流子的弛豫損耗；而上轉(zhuǎn)換可以將低于硅帶隙能量的太陽(yáng)光子轉(zhuǎn)化到硅帶隙的能量范圍內(nèi)，從而提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率。

由于稀土摻雜的無(wú)機(jī)材料的離子內(nèi)殼層的4f－4f電子躍遷受其外面5s和5p滿殼層的屏蔽作用，使其熒光發(fā)射非常尖銳，同時(shí)也具有較長(zhǎng)的壽命。這一特性決定了稀土材料可以作為光譜轉(zhuǎn)換材料，應(yīng)用在太陽(yáng)能領(lǐng)域。1999年，荷蘭科學(xué)家A.Meijerink課題組在《科學(xué)》上發(fā)表論文，在LiGdF₄:Eu³⁺材料中通過(guò)能量轉(zhuǎn)移方式對(duì)一個(gè)VUV光子進(jìn)行量子剪裁實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)可見光子的發(fā)射。隨后該課題組2005年在《物理學(xué)評(píng)論B》上發(fā)表開創(chuàng)性論文，成功在YPO₄:Tb³⁺/Yb³⁺材料中實(shí)現(xiàn)了對(duì)波長(zhǎng)為489納米的光子進(jìn)行了量子剪裁實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波長(zhǎng)為980nm光子的發(fā)射；2010年荷蘭J.Wild等科學(xué)家和德國(guó)S.Fischer等科學(xué)家分別利用NaYF₄:Er³⁺/Yb³⁺和NaYF₄:Er³⁺上轉(zhuǎn)換微晶增加非晶硅和晶體硅太陽(yáng)能電池的紅外效應(yīng)，提高了其轉(zhuǎn)換效率。

雖然已經(jīng)有一些關(guān)于稀土材料在太陽(yáng)能電池方面應(yīng)用的報(bào)道，但是報(bào)道的內(nèi)容主要集中在體材料上，材料尺寸大，不均勻，不穩(wěn)定，無(wú)法真正意義做到涂裝在太陽(yáng)能電池表面。所以在納米量級(jí)，合成大小相等、尺寸均一的納米材料顯得尤為重要。而且，更沒(méi)有可以將量子剪裁和上轉(zhuǎn)換兩種機(jī)理同時(shí)作用于同一納米粒子體系的方法，所以無(wú)法同時(shí)解決硅基太陽(yáng)能電池的兩種主要損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決目前的制備方法合成出的晶體還無(wú)法同時(shí)解決硅基太陽(yáng)能電池的兩種主要損耗的技術(shù)問(wèn)題，從而提供一種核殼殼結(jié)構(gòu)的納米晶體的制備方法。

本發(fā)明的一種核殼殼結(jié)構(gòu)的納米晶體的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、制備核結(jié)構(gòu)的NaYF₄:Er³⁺納米晶體：

1）將ErCl₃和YCl₃在溫室的條件下溶解于油酸和十八烯的混合液中，在轉(zhuǎn)速為600r/min～800r/min的條件下加熱至130℃～170℃，并在溫度為130℃～170℃的條件下保溫30min～60min，然后自然冷卻至室溫得到反應(yīng)液1；步驟一1）所述的ErCl₃和YCl₃的總摩爾量與油酸的體積比為1mmol:（3mL～10mL）；步驟一1）所述的ErCl₃和YCl₃的總摩爾量與十八烯的體積比為1mmol:（12mL～20mL）；步驟一1）所述的油酸與十八烯的體積比為1:（2～4）；步驟一1）所述的ErCl₃和YCl₃的摩爾比為1:（2.3～19）；