Yb3+-Er3+共摻TiO2上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光材料的制備與表征.pdf

1、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)因清潔、可再生而成為最有潛力的新興能源產(chǎn)業(yè)之一。目前，硅基太陽(yáng)能電池占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，雖歷經(jīng)了單晶硅，多晶硅，微晶硅，非晶硅等數(shù)十年的發(fā)展，當(dāng)前光伏發(fā)電的成本仍然數(shù)倍，甚至十多倍于普通發(fā)電的成本。如何進(jìn)一步提高硅電池效率，降低光伏發(fā)電的成本，是急迫的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。硅電池主要對(duì)太陽(yáng)光譜的可見(jiàn)光，特別是黃綠光敏感，而對(duì)于占太陽(yáng)光譜能量50％以上的紅外光不敏感或者敏感度較低。本文擬利用稀土摻雜制備上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光材料，以期將

2、太陽(yáng)光譜中部分紅外光上轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，為提高硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的提供新的探索。
　　 實(shí)驗(yàn)以鈦酸正丁酯、異丙醇、硝酸鐿和硝酸鉺為起始原料，乙酰丙酮為絡(luò)合劑，硝酸為催化劑，采用溶膠-凝膠法和旋轉(zhuǎn)鍍膜工藝制備鐿、鉺共摻雜二氧化鈦光致發(fā)光粉體和薄膜。利用接觸角測(cè)定儀測(cè)定玻璃基底和溶劑之間的接觸角，選擇最佳溶劑;通過(guò)TG、XRD、FE-SEM、紫外-可見(jiàn)-紅外光分光光度計(jì)、熒光分光光度汁和熒光壽命測(cè)試儀，分別研究了溶劑濃度、稀土摻

3、雜比、不同煅燒溫度對(duì)粉體和薄膜物相組成、形貌結(jié)構(gòu)及透射光譜等的影響，也研究了最終最優(yōu)薄膜的上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光性能。主要結(jié)果如下:
　　 (1)異丙醇與玻璃基底的接觸角最小，被選為最佳溶劑;溶劑濃度摩爾比鈦酸正丁酯/異丙醇為3/70.
　　 (2)稀土摻雜比硝酸鉺/硝酸鐿為1/5時(shí)，制備粉體和薄膜物相組成和外觀形貌都較優(yōu)。
　　 (3)煅燒溫度為700℃時(shí)，所制備的Yb3+/Er3+共摻TiO2上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光粉體顆粒粒

4、徑均勻，形狀規(guī)整圓潤(rùn)，呈現(xiàn)出良好的晶型，是較優(yōu)的煅燒溫度;煅燒溫度為550℃時(shí)，制備薄膜表面平整光滑，粒徑均勻，較少有團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　 (4)隨著溶劑濃度，稀土摻雜比的改變，可見(jiàn)光和紫外光部分的透光率分別發(fā)生變化，在鈦酸正丁酯/異丙醇/乙酰丙酮/硝酸鉺/硝酸鐿摩爾比為3/70/1/0.12/0.60時(shí)，可見(jiàn)光部分透過(guò)率最高，紅外線部分透過(guò)率最小，將這一配方比例下制備的薄膜進(jìn)行上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光性能表征，能觀察到明顯的上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，同時(shí)