Ce~(3+),Tb~(3+),Yb~(3+)三掺杂CaAl_2Si_2O_8下转换荧光粉的制备及其发光性能

硅基太阳能电池作为目前技术最成熟、使用最广泛的光伏器件,其光电转换效率较低主要是由于太阳光谱与硅的最大吸收光谱不匹配造成的。为了解决这个问题并提升Yb~(3+)的近红外光发射强度,采用高温固相法制备了CaAl2Si2O8:Ce~(3+),Tb~(3+),Yb~(3+)系列荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)分析仪和荧光光谱仪分析了该荧光粉样品的晶体结构、最佳掺杂浓度及发光性能。XRD分析结果表明掺杂离子Ce~(3+),Tb~(3+),Yb~(3+)均占据Ca2+格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质CaAl2Si2O8(CASO)的晶体结构。荧光光谱分析表明由于在三掺杂荧光粉CaAl2Si2O8:Ce~(3+),Tb~(3+),Yb~(3+)中存在着Ce~(3+)→Tb~(3+)→Yb~(3+)的合作能量传递过程,因此在近紫外光的激发下,相对于其它荧光粉,该三掺杂荧光粉中Yb~(3+)的近红外光发射强度得到明显增强,并且最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Ca0.655Al2Si2O8:0.07Ce~(3+),0.10Tb~(3+),0.06Yb~(3+)。该三掺杂荧光粉可以将硅基太阳能电池吸收较弱的紫外光转换为吸收较强的近红外光,从而实现光谱修饰,最终达到提高其光电转换效率的目的。