[發明專利]一種太陽能電池用下轉換熒光材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410304566.3
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104031646A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 朱月華;李東志;邢海東;王海波;黃如喜;施豐華;卓寧澤;湯坤;姜青松
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09K11/81
• 分類號: C09K11/81
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池用下轉換熒光材料，并提供了該熒光材料的制備方法，屬于發光材料領域。

背景技術

由于能源危機，開發新能源已經成為當今世界的一項重要研究課題。在眾多新能源中，太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，也是清潔能源，不產生任何的環境污染，因此太陽能的研究和利用備受關注。而發展最快，最具活力的研究領域是太陽能的光電利用，即太陽能電池。太陽能電池是一種基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，光電二級管就會把太陽能的光能變成電能，產生電流。太陽能電池根據所用材料的不同可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、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，其中硅太陽能電池是目前發展最成熟的，在應用中居主導地位。

晶體硅的禁帶寬度為1.12ev，相當于1100nm，而太陽能譜中能量主要集中在可見光區，光譜的不匹配使得太陽光的利用效率低，而電池熱效應嚴重，這最終導致硅基太陽能電池光電轉換效率低。因此調整太陽能譜，使可見光轉化為能被太陽能電池高效吸收的紅外光，是提高太陽能電池效率的一個有效途徑。

中國專利CN201010203408.0公開了一種堿土金屬磷酸鹽的熒光粉(AB_1-x-yPO₄：E²⁺_x，Pr³⁺_y)，該熒光粉激發光譜位于250nm～650nm，發射光譜位于930～1100nm，但該熒光粉400nm～650nm激發峰強度較弱，此區域的光譜利用率較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能電池用下轉換熒光材料，該熒光材料激發光譜范圍為250nm～600nm，發射光譜范圍為900nm～1100nm。化學式為M₉Y(PO₄)₇：Yb_xLn¹_YLn²_z，x、y、z為摩爾分數，其范圍0.001≤x＜0.4，0.001≤y＜0.5，0.0001≤z＜0.1。元素M來源于Mg、Ca、Sr、Ba的碳酸鹽中的一種，PO₄^3-來源于(NH₄)²HPO₄、NH₄H₂PO₄中的一種，元素Y來源于Y₂O₃、Y₂(CO₃)₃中的一種，元素Yb來源于Yb₂O₃，元素Ln¹來源于Tb、Pr、Eu的氧化物或氫氧化物中的一種，元素Ln²來源于Tm、Nd、Mn、Ce的氧化物或氫氧化物中的一種。

本發明的另一個目的是提供一種太陽能用下轉換熒光材料的制備方法，其具體步驟為：

1、按照化學式M₉Y(PO₄)₇：Yb_xLn¹_yLn²_z，中各元素的摩爾配比稱取原料及助熔劑，然后將原料及助熔劑在球磨罐中球磨，原料與瑪瑙球的質量比為1∶1.5～3，球磨速度100～150轉/分；

2、將研磨后的原料過篩，裝入剛玉坩堝，于高溫固相爐中900～1200℃燒結3～8h、，升溫速率為150～250℃/h，灼燒結束后從高溫固相爐中取出，冷卻后過篩，得到前趨體；

3、將制備好的前趨體，裝入剛玉坩堝，在還原氣氛下于高溫固相爐中900～1300℃灼燒3～8h，灼燒結束后從高溫固相爐中取出，冷卻后，將樣品粉碎研磨，過篩，得到最終產品。

有益效果：

1、本發明涉及的熒光材料具有非常寬的激發峰，在250nm～600nm范圍內均有較強的吸收；

2、本發明涉及的熒光材料具有非常強的近紅外發射，發射峰位于900nm～1100nm處，能量與硅的禁帶寬度相匹配，可有效提高硅基太陽能電池的光電轉換效率。具有較高的商業應用價值。

附圖說明