太陽(yáng)電池用上轉(zhuǎn)換材料的優(yōu)化制備及其特性研究.pdf

1、由于太陽(yáng)電池禁帶寬度的限制，如非晶硅薄膜電池大約在1.7eV 左右，微晶硅薄膜電池的在1.1eV～1.4eV 之間調(diào)變。染料敏化太陽(yáng)電池只能吸收太陽(yáng)光中的紫外光和可見(jiàn)光。針對(duì)以上太陽(yáng)電池只能吸收太陽(yáng)光譜中短波段的部分，不能吸收長(zhǎng)波段部分的缺點(diǎn)。我們需要找到一種新型的材料來(lái)彌補(bǔ)這一不足。上轉(zhuǎn)換材料能夠?qū)⒔t外光轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)電池能夠有效利用的可見(jiàn)光。近年來(lái)，上轉(zhuǎn)換材料在激光器和生物醫(yī)學(xué)以及顯示等方面應(yīng)用較多，而將其應(yīng)用于光伏器件中，已成為新興

2、的第三代太陽(yáng)電池的概念之一，至今報(bào)道較少。 本論文采用水熱法，以NaYF4為基質(zhì)材料，摻雜18％Yb3+、2％Er3+的稀土離子制備上轉(zhuǎn)換材料。通過(guò)使用不同的反應(yīng)溶劑和調(diào)變Ln3+（Ln=Y,Yb,andEr）/Na+、Ln3+/F-的比例等方法對(duì)NaYF4：Yb3+,Er3+納米上轉(zhuǎn)換材料進(jìn)行了優(yōu)化并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。 得到的結(jié)論如下： 1.分別以去離子水、乙醇、乙二醇為反應(yīng)溶劑，從XRD、SEM、發(fā)射譜等方

3、面對(duì)材料進(jìn)行了分析，表明就溶劑而言在以乙醇為溶劑時(shí),有利于六角晶相的生成，提高了材料在可見(jiàn)光區(qū)的熒光光譜強(qiáng)度。 2.在螯合劑EDTA加入的情況下，分別以去離子水、乙醇、乙二醇為反應(yīng)溶劑得到了在三種不同反應(yīng)溶劑中的最佳配比，從XRD、SEM、熒光光譜等方面對(duì)材料進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：在以EDTA:Ln3+為1.6:1的情況下，乙醇與EDTA的比例為1:1時(shí)，能得到純六角晶相，具有較高發(fā)射強(qiáng)度的納米上轉(zhuǎn)換材料；在以EDTA:Ln3+

4、為1:1的情況下，乙二醇與EDTA的比例從0.5－3.0的范圍進(jìn)行了調(diào)變，均能得到純六角晶相，高強(qiáng)度熒光光譜的上轉(zhuǎn)換微米材料。 3.通過(guò)改變Ln3+/Na+、Ln3+/F-的比例得到了微米級(jí)的上轉(zhuǎn)換材料，研究證明：F-的適當(dāng)過(guò)量所得到的上轉(zhuǎn)換材料在可見(jiàn)光區(qū)具有更高的發(fā)射強(qiáng)度。但是過(guò)量較多的話，發(fā)射強(qiáng)度就會(huì)隨之逐漸變?nèi)酢?本論文將上轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用于非晶硅薄膜太陽(yáng)電池。并且首次將材料應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)電池上，設(shè)計(jì)提出了將上轉(zhuǎn)換