Ce3+，Yb3+共摻Y(jié)AG下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的研究.pdf

1、太陽能新能源是當(dāng)前能源研究領(lǐng)域的熱點課題。如何提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率一直是學(xué)術(shù)產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點話題。晶硅太陽能電池具有特定的帶隙，其吸收一個紫外/藍(lán)色(λ＜500nm)的光子只能激發(fā)一個電子-空穴對，多余的能量將以激發(fā)電荷熱化的形式損失掉。這會導(dǎo)致大量的能量被浪費。近些年，稀土發(fā)光材料表現(xiàn)出在光伏系統(tǒng)中潛在的應(yīng)用價值而逐漸引起研究人員的注意。通過在基質(zhì)材料中摻雜稀土離子，并利用稀土離子之間的部分能量轉(zhuǎn)移，下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以實現(xiàn)吸收一個

2、高能光子并釋放多個低能光子的過程，從而使量子效率大于100％。利用下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料對太陽光譜進行修飾，一方面將不易被晶硅太陽能電池吸收的紫外光子變成匹配晶硅帶隙的近紅外光子，另一方面倍增入射到晶硅太陽能電池表面的光子數(shù)，有可能提高晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　論文研究了Ce3+，Yb3+共摻Y(jié)AG下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備工藝以及發(fā)光性能。將純度為分析純的四種粉末CeO2，Yb2O3，Y3O2和Al2O3混合均勻，采用高溫固相的方式

3、，在溫度為1660℃、氮氣和氫氣混合氣氛下灼燒10小時制備了不同Yb3+離子摻雜濃度的YAG:Ce3+，Yb3+下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。通過對樣品的XRD測試，論文對YAG晶格生長、離子摻雜以及制備工藝等進行了分析。并通過樣品的光譜測試及Ce3+離子熒光壽命的測試，對不同Yb3+摻雜濃度的樣品進行了能量傳遞機理和量子效率等方面的分析。
　　XRD測試結(jié)果表明，采用論文中設(shè)計的制備工藝可以制備出滿足預(yù)期目標(biāo)的YAG晶格。XRD測試數(shù)據(jù)計算得

4、出樣品的晶格參數(shù)為1.2022nm（大干YAG標(biāo)準(zhǔn)晶格參數(shù)1.2002nm），說明Ce3+與Yb3+離子取代了原品格中的Y3+離子。
　　光譜測試結(jié)果顯示，采用450nm的藍(lán)光激發(fā)樣品可以同時觀察到Ce3+在550nm附近的黃色發(fā)光以及Yb3+在1000nm左右的近紅外的發(fā)光。并且伴隨著Yb3+離子摻雜濃度的升高，Ce3+離子的發(fā)光逐漸減弱而Yb3+離子的發(fā)光逐漸增強，直到Y(jié)b3+離子濃度過高產(chǎn)生濃度淬滅效應(yīng)。這表明了Ce3+與Y