基于太陽能電池增效的紅光轉(zhuǎn)換研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染形勢(shì)日趨嚴(yán)峻,太陽能以其清潔、無污染、取之不盡、用之不竭的特點(diǎn),已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池成為人們研究的重要方向。太陽能電池轉(zhuǎn)光劑能將太陽能電池所不能利用的太陽光轉(zhuǎn)換到太陽能電池能夠響應(yīng)波段,從而增加電池對(duì)太陽光的利用,實(shí)現(xiàn)電池光伏增效。由此,本文通過燃燒法合成了能夠?qū)⒆贤庵了{(lán)光區(qū)的光轉(zhuǎn)換成紅光的CaAl12O19:Mn4+,Ge4+紅色轉(zhuǎn)光材料;采用硝酸鹽分解法制備了不但能夠

2、將紫外至藍(lán)光區(qū)的光轉(zhuǎn)換成紅光,而且可以將綠光區(qū)的光轉(zhuǎn)換成紅光的CaAl12O19:Mn4+,Cr3+紅色轉(zhuǎn)光材料;采用化學(xué)沉淀法制備出能夠?qū)⑺{(lán)光,綠光,以及紅外光轉(zhuǎn)換成紅光的LiYF4:Er3+,Ho3+協(xié)同轉(zhuǎn)光材料。
　　首先,鑒于大多數(shù)太陽能電池對(duì)太陽中強(qiáng)度最大的藍(lán)光以及能量最高的紫外光、紫光吸收利用效率低,選用能夠吸收紫外至藍(lán)光區(qū)段的轉(zhuǎn)光材料CaAl12O19:Mn4+為基質(zhì),實(shí)現(xiàn)其將紫外至藍(lán)光區(qū)段光轉(zhuǎn)換成發(fā)射峰值在657n

3、m處紅光,從而滿足大多數(shù)太陽能電池的利用要求。為了提高了CaAl12O19:Mn4+轉(zhuǎn)光材料的紅光發(fā)射效率,采用摻雜Ge4+離子,后退火處理等手段,使發(fā)光效率提高了81％。還優(yōu)化了Ge4+離子的摻雜量以及退火溫度等參數(shù),并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行深入的分析。
　　在此基礎(chǔ)上,還嘗試將綠色轉(zhuǎn)光列入研究范圍內(nèi),即在CaAl12O19:Mn4+中摻入能夠吸收綠光,并將綠光轉(zhuǎn)換成紅光的Cr3+離子,進(jìn)一步擴(kuò)展轉(zhuǎn)光頻譜范圍。還優(yōu)化了Mn4+離子與C

4、r3+離子的摻雜濃度,并討論了兩種發(fā)光中心之間的關(guān)系及其對(duì)發(fā)光的影響。
　　紅外光是太陽光中比重最大的部分,高達(dá)52%以上,而太陽能電池在此區(qū)域只能利用很少的部分。利用上轉(zhuǎn)換材料可實(shí)現(xiàn)太陽能電池對(duì)此區(qū)域光子的利用。然而,上轉(zhuǎn)換效率極低,致使轉(zhuǎn)光效果不明顯,達(dá)不到太陽能電池增效目的。為此,制備一種新型的協(xié)同轉(zhuǎn)光材料LiYF4:Er3+,Ho3+,不但可以通過斯托克斯位移將藍(lán)綠光轉(zhuǎn)換為太陽能可利用的紅光,還能實(shí)現(xiàn)紅外光的上轉(zhuǎn)換,使紅外