[發明專利]一種高效鐿摻雜的鉬/鎢酸鹽光轉換材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201410052229.X
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103849388A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 王恩燕;蘇鏘;王靜
• 申請（專利權）人: 王恩燕
• 主分類號: C09K11/68
• 分類號: C09K11/68;C09K11/78;H01L31/055
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及硅基太陽能電池用稀土光轉換材料領域，具體涉及一種可被紫外至可見光區的寬譜帶激發和強近紅外發射的高效鐿摻雜的鉬／鎢酸鹽光轉換材料及其制備方法和用途。?

背景技術

隨著社會和經濟的發展，傳統能源帶來了嚴重的環境問題，而且也日漸不能滿足長時間世界范圍的能耗需求，因此新型清潔、能滿足長期需求的新能源的開發及利用被提上日程。太陽能具有清潔環保、無污染、取之不盡用之不竭、可持續再生等優點，是替代傳統能源的、最佳潛質的新型清潔能源，其研究和利用備受關注。對太陽能的研究發展最快，最具活力的研究是太陽能的光電轉換及利用，而光電轉換的實現依靠太陽能電池。?

太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。太陽能電池根據所用材料的不同可分為：硅系太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、化合物半導體太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池等，其中硅太陽能電池目前發展最為成熟，其在市場應用中占據主導地位。?

硅太陽能電池吸收太陽能最有效的位置為其帶隙(E=1.12eV，λ＝1100nm)附近，與太陽能光譜能量主要集中在可見光區存在嚴重的光譜能量失配，從而導致太陽能利用效率低，電池熱效應嚴重，最終導致硅基太陽能電池光電轉換效率低。通過將可見光轉化為能被太陽能電池高效吸收的紅外光的光譜調整是提高太陽能電池效率的一個有效途徑。?

目前，為了改進太陽能電池在紫外至可見光區的吸收，研究較多的為三價稀土離子(如：Tb³⁺，pr³⁺，Er³⁺等)摻入光轉換材料做敏化劑的硅基太陽能電池用稀土光轉換材料。這些摻入敏化離子的稀土光轉換材料雖然在紫外至可見光區有吸收，但其吸收均是線狀的，且吸收強度比較弱，這對提高硅基太陽能電池的光電轉換效率作用不明顯。中國專利申請CN201010292983.2公開了一種可被紫外至可見光區的寬譜帶激發和強近紅外發射的堿土鉬酸鹽稀土光轉換材料(Sr₁-_xBa_x)₂(Ca_1.05-2yYb_yLi_y)Mo_1-zO₆及其制備方法，但?是，該專利的紫外光吸收效率和近紅外光性能都有待進一步提高。中國專利申請CN201310115198.3公開了一種在紫外光激發下實現近紅外發光的鉬酸鹽材料及其制備和應用，屬于固體發光材料領域。該材料的化學通式為R_2-2xYb_2xZr₃Mo₉O₃₆，其中，R為稀土離子Er³⁺、Eu³⁺、La³⁺、Y³⁺、Ce³⁺、Tm³⁺、pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Lu³⁺中的一種，x為Yb³⁺摻雜的摩爾百分數，0.0001≤x<1.0。該發明公開的材料能被200～450納米的紫外光有效激發而發射900～1100納米的近紅外光，能解決太陽光與太陽能電池硅片之間的光譜失配問題，可作為硅基太陽能電池用稀土光轉換材料。但該發明的鐿摻雜的鋯／鉬酸鹽稀土光轉換材料成分較為復雜，成本昂貴。?