NaYF_4:Er/Yb上转换材料的优化制备及其特性研究

针对第3代太阳电池用上转换材料,采用改良的水热技术优化制备了掺杂稀土离子的纳米氟化钇钠(NaYF4)上转换荧光材料。主要关注了有机溶剂和螯合剂对制备上转换材料性能的影响。测试结果表明:有机溶剂乙醇可以有效地抑制YF3等杂峰;螯和剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA)可以分散颗粒达到增大颗粒表面积的作用;制备获得了具有六角晶向结构的Yb3+/Er3+共掺上转换材料,其上转换发射出能够被太阳电池有效吸收利用的红光(653 nm)和绿光(5205、40 nm)。     

水热法制备TiO_2致密层及其在钙钛矿太阳电池中的应用

通过水热法在180℃下制备了三种不同厚度的TiO_2致密层并成功应用于钙钛矿太阳电池。通过场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对TiO_2致密层的形貌、成分及晶型进行表征,并利用电流-电压(I-V)特性曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO_2致密层的厚度对钙钛矿太阳电池光电性能的影响。研究表明:随着TiO_2致密层厚度的增加,钙钛矿太阳电池的转换效率先增加后降低,在厚度为300nm时转换效率较高,为3.31%。     

Eu~(3+)掺杂ZnO-Sb_2O_3-P_2O_5微晶玻璃结构与发光性能

采用熔融退火技术制备了ZnO-Sb_2O_3-P_2O_5:Eu~(3+)荧光玻璃,采用不同的处理制度对荧光玻璃进行热处理,制备了ZnO-Sb_2O_3-P_2O_5:Eu~(3+)微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱等手段分析了微晶玻璃的晶相组成、显微结构以及热处理工艺对荧光性能的影响。结果表明,Eu~(3+)掺杂ZnO-Sb_2O_3-P_2O_5微晶玻璃,其激发光谱主要分布在350～550 nm,激发峰位于364、384、395、466、530 nm,主激发峰位于395 nm处;在395 nm激发下,发出红光,观测到其5个发射峰分别位于在578 nm (~5D_0→~7F_0)、592 nm (~5D_0→~7F_1)、614 nm (~5D_0→~7F_2)、654 nm (~5D_0→~7F_3)和702 nm (~5D_0→~7F_4);在所研究范围内,随着热处理温度的升高,Eu~(3+)在微晶玻璃样品中的发射峰强度先增大后减小,但均大于未热处理的微晶玻璃;在510℃下处理2 h制得的微晶玻璃发射强度最高。     

Yb3+/Pr3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃的能量传递和上转换发光

制备了Yb3+/Pr3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃.研究了980 nm泵浦下上转换发光光谱,分析了上转换发光机制.基于吸收光谱对Pr3+在TZN玻璃进行了Judd-Ofelt分析,计算了荧光跃迁几率,激发态辐射寿命,和荧光分之比.在450-750 nm范围内有多处上转换荧光,依次为479 nm(3P0→3H4),542 nm(3P0→3H5),589 nm(1D2→3H4),621 nm(3P0→3H6),651 nm(3P0→3F2)和687 nm(1D2→3H5).其中651 nm(3P0→3F2)红光明显强于其它以Pr3+ 3P0为初始能级的上转换光(479 nm,542 nm,621 nm).通过Dexter理论,计算得到了碲酸盐玻璃中Yb3+→Pr3+共振能量转移参数为CD-A=2.67×10-40 cm6/s, 转移效率为16.5%.     

《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》发布

科学技术部发布《太阳能发电科技发展"十二五"专项规划》(简称《规划》)。《规划》分析了国内外太阳能技术的发展形式及问题;确立了"十二五"期间我国太阳能技术发展的指导思想及目标,部署了重点研究方向和任务,并给出了发展相关技术的保障措施。《规划》明确了"十二五"期间光伏技术的发展目标,其中关键指标包括:多晶硅材料生产成本降低30%,配套材料国产化率达到50%;晶体硅太阳电池整     

聚3-己基噻吩和3-十二烷基噻吩的合成研究

采用FeCl3法合成了聚3-己基噻吩(P3HT)和聚3-十二烷基噻吩(P3DDT),用GPC法和1H-NMR法对结构进行了表征,用Tg法研究了它们的热稳定性,并对溶液和薄膜的紫外-可见吸收性能、光致发光性能和能隙进行了对比研究.P3HT和P3DDT溶液最大吸收峰分别在420 nm和413 nm,相应的发射峰分别为602nm和573 nm;薄膜的最大吸收峰分别为430 nm和415 nm,相应的发射峰分别为622 nm和589 nm,它们的禁带宽度分别为 1.9 eV和2.2 eV.     

稀土Dy~(3+)掺杂YAG发光材料的制备及其变温发光特性研究

采用溶胶-凝胶法与燃烧法相结合制备了YAG:Dy~(3+)粉体,研究了不同Dy~(3+)掺杂浓度对YAG:Dy~(3+)晶体结构和发光特性的影响。XRD结果表明,YAG:3%Dy~(3+)和YAG:4%Dy~(3+)样品均保持了基质YAG的晶相结构。在365nm光激发下,常温下两种掺杂浓度样品的光致发光峰主要集中在可见光区范围,其中掺杂浓度为4%的样品的发光强度要高于浓度为3%的样品。YAG:4%Dy~(3+)样品变温光致发光特性结果表明,在373K~773K温度范围内,发射峰的峰位没发生变化,由于热淬灭效应,573nm和478nm的发光峰的发光强度随温度升高而整体降低,而455nm处的发光峰强度随温度升高而整体升高。计算了455nm和478nm两个发光峰的荧光强度比,并将其与温度关系进行了拟合,得到了Dy~(3+)离子的热耦合能级~4I_(15/2)→~6H_(15/2)和~4F_(9/2)→~6H_(15/2)的有效能级差ΔE为670cm~(-1)。YAG:4%Dy~(3+)的测温绝对灵敏度在373K达到最大值0.00694K~(-1)。     

硅太阳电池光谱响应测试技术研究

对太阳电池光谱响应理论及测试技术的进行了研究,通过绝对光谱响应与量子效率的依赖关系,由绝对光谱响应测数据推导出了太阳电池的外量子效率。采用LabVIEW虚拟仪器技术,系统地将计算机与单色仪、锁相放大器等仪器硬件结合起来,设计了一套集成化及自动化程度较高的太阳电池光谱响应测量系统。系统扫描光谱范围为400～1200nm,步进波长最小可达1nm,可满足硅太阳电池光谱响应测试的需要。该测试系统对硅太阳电池光谱响应及偏置光源下的量子效率进行多次测试,结果表明：测量系统稳定性高,重复性能较好。     

基于MACE的大面积单晶硅基纳微米结构阵列太阳电池研究

通过采用常温、简单、成本低且与产线完全兼容的金属辅助化学刻蚀方法(MACE),在太阳电池正面制备硅纳米线、硅纳微米复合结构以及硅倒金字塔等结构,并且采用不同的钝化方式对太阳电池正面和背面实施钝化,以期提高器件的光学和电学性能.结果表明,在原子层沉积(ALD)的氧化铝对单晶硅纳微米结构上,同时实现了最低的光学减反(1.38%)和最低的表面复合速率(44.72cm/s),基于该结构的n型太阳电池最高转换效率达到21.04%.同时,制备出了光电转换效率为20.0%,PECVD-SiO2/SiNx叠层钝化的标准太阳电池尺寸的p型硅基纳微米复合结构太阳电池器件.进一步研究显示为一种新型硅倒金字塔结构阵列,具备更优异的光电性能.这些基于MACE的纳微米结构阵列太阳电池显示出在新一代高效太阳电池方面的极强竞争力.     

K~+，Yb~(3+)：BaWO_4晶体光谱性能研究

为提高Yb~(3+)离子在BaWO_4晶体中的掺入量,采用了双掺K~+离子的方法,增大Yb~(3+)离子的分凝系数,使K~+(x(K~+)=0.01),Yb~(3+)(x(Yb~(3+))=0.02):BaWO_4晶体在977 nm处的吸收系数达到α=0.494 cm~(-1).研究了波长为930 nm的LD激光抽运时相应于Yb~(3+)离子~2F_(5/2)→~2F_(7/2)跃迁的960～1 020 nm的荧光光谱,其在1 005 nm处的发射截面σ_(?)=6.286 pm~2,荧光寿命为0.4 ms.实验表明K~+,Yb~(3+):BaWO_4是一种新型近红外激光晶体。     

双峰纳晶介孔TiO2的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

采用水热法,以三嵌段共聚物聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯(EO20PO70EO20,P123)为模板剂,钛酸四丁酯为前驱体,制备了双峰纳晶介孔TiO2,分别利用X射线衍射(XRD)、比表面积与孔径分析、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对制备的介孔TiO2的相结构、比表面积、孔径和形貌进行了表征,探讨了P123用量对纳晶TiO2微结构的影响。以双峰纳晶介孔TiO2作为染料敏化太阳电池的光阳极材料组装的太阳电池的光电转化效率达5.18%,与相同条件下以P25作光阳极材料组装的电池效率(4.02%)相比提高了28.85%,初步显示了双峰纳晶介孔TiO2在太阳电池领域中的应用潜力。     

烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能及稳定性的影响

以不同烷烃链长和胺基数的有机物为原料,采用溶液法合成系列具有不同烷胺基结构的钙钛矿材料,研究烷胺基结构对钙钛矿材料光电性能和稳定性的影响;以二氨基丙胺铅碘(CH2)3(NH3)2Pb I4为光吸收层制备钙钛矿太阳电池,探索钙钛矿材料在光伏领域的应用。结果表明:烷烃链长和胺基数均直接影响钙钛矿材料的带隙宽度,随着烷烃链的增长带隙变大,随着胺基数的增加带隙急剧变小;由1,3-二氨基丙烷为前驱物合成的(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料光吸收边位置达930 nm,并显现出良好的湿度稳定性;以(CH2)3(NH3)2Pb I4钙钛矿材料为光吸收层的太阳电池,其开路电压可达0.718 V。通过调控烷胺基结构可制备出光电性能可调、稳定性高的光伏材料。     

固相反应调控合成不同形貌的ZnO纳米晶体

用不同锌盐与氢氧化钠,通过固相反应合成ZnO纳米材料,研究不同原料配比、锌盐种类和表面活性剂对ZnO纳米晶体形貌的影响。用XRD、FE-SEM分析了ZnO产物的物相组成与显微形貌。研究结果表明:当锌盐与氢氧化钠的物质的量比为1∶2时,合成的ZnO晶体均呈颗粒状,以Zn(NO_3)_2和ZnCl_2为锌盐,得到的ZnO纳米晶体平均粒度分别为50nm和60nm,而以Zn(CH_3COO)_2为锌盐,得到的ZnO晶体粒度为80~620nm;当锌盐与氢氧化钠的物质的量比为1∶5时,以Zn(NO_3)_2和Zn(CH_3COO)_2为锌盐,合成的ZnO呈薄片状,以Zn(NO_3)_2为锌盐,得到的ZnO晶体片厚30nm,片长180nm,而以Zn(CH_3COO)_2为锌盐,得到的ZnO晶体片厚50nm,片长500nm,当锌盐为ZnCl_2时,其产物呈颗粒状,晶体粒度为120~400nm;原料中添加表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠),对产物的形貌有较大影响,以Zn(NO_3)_2为锌盐,与氢氧化钠的物质的量比分别为1∶2和1∶5时,可分别得到片状与颗粒状的ZnO。     

减小光致开路电压衰减法测量硅太阳电池少子寿命的误差

本文利用J·E·Mahan在1979年提出的光致开路电压衰减法(PIOCVD法),根据背面场及双面太阳电池的特点,提出了减少PIOCVD法测量误差的有效措施:一是利用高速红外脉冲光源,可得到较理想的电池激励状态;二是提出了有源补偿法,以此减少因太阳电池等效并联电阻的差异引起的很大的测量误差。 本文还以表格形式对实验结果进行了讨论。     

我国晶体硅高效太阳能电池研究获进展

中国科学院微电子研究所在基于下转换原理的晶体硅高效太阳能电池研究方面取得了进展。 该研究所在国内率先开展了半导体纳米材料下转换晶体硅高效太阳能电池的研究．利用半导体纳米材料的尺寸量子限制效应来调节能带宽度．     

Er~(3+)掺杂68Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-32PbTiO_3弛豫铁电晶体光学性能的研究

为了改善弛豫铁电单晶的光学性能,实验采用稀土离子掺杂的方式,使用高温溶液法生长了Er~(3+)掺杂68Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-32PbTiO_3(PMN-32PT)弛豫铁电晶体,利用红外分光光度计和荧光/磷光/发光分光光度计研究了晶体的光学性能.实验结果表明:Er~(3+)掺杂PMN-32PT晶体在红外波段(3~12μm)的透过率达到66%;在491nm激发光作用下,得到中心波长为530nm和550nm的绿光及650nm红光发光带,晶体具有下转换发光特性;在800nm激发光作用下,产生中心波长为530nm和543nm的绿光发光带,晶体呈现出Er~(3+)离子特有的上转换荧光发射,具有上转换发光特性.     

Mn~(2+)离子在NaTaOGeO_4和Na_4Ca_3(AlO_2)_(10)基质中的发光特性

采用高温固相法制备了掺杂Mn~(2+)离子的NaTaOGeO_4和Na_4Ca_3(AlO_2)_(10)荧光粉,并比较了Mn~(2+)离子在两种基质中的发光特性.研究表明:在248nm处的Mn~(2+)→O~(2-)电荷迁移跃迁的激发下,NaTaOGeO_4:Mn~(2+)荧光粉在576nm处有较强的属于Mn~(2+)离子的~(4 )T_1→~(6 )A_1能级跃迁的发射峰,其能量来源于基质的能量传递;而Na_4Ca_3(AlO_2)_(10):Mn~(2+)荧光粉,在540nm处有Mn~(2+)离子的~(4 )T_1→~(6 )A_1能级跃迁,由于该处无辐射能级跃迁的作用非常弱,导致Mn~(2+)离子的发光强度很弱.     

共沉淀法制备Pr:LuAG粉体及其性能研究

采用共沉淀法,以NH_4HCO_3与NH_3·H_2O混合溶液为沉淀剂,制备Pr:LuAG (分子式形式为Pr_(0.09)Lu_(2.91)Al_5O_(12))纳米粉体。通过X射线衍射和扫描电镜分析,确定制备粉体的最佳工艺条件为:液相沉淀pH为8,煅烧温度为1100℃,煅烧时间2h,分散剂PEG分子量10000。对最佳条件制得的粉体进行了红外光谱、激发和发射光谱、荧光光谱测试,分析表明陶瓷粉体体系能被452nm的蓝光和285nm的近紫外光有效激发,当激发源为452nm蓝光时,最强发射峰位于488nm处,对应于Pr~(3+)的~3P_0至~3H_4的跃迁。荧光光谱中,被激发源为580nm黄光激发时,Pr~(3+)的~3P_2→~3H_4能级跃迁引发的453nm发射谱峰强度最高。     

一种新型锰配合物的水热合成、晶体结构和磁性研究

在水热条件下合成了一种新的配合物1,命名为[Mn(OBA)_2(H_2O)_2]_n(H_2OBA=4,4-二羧基二苯醚).通过X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析等技术对该配合物进行表征,结果表明配合物1属于单斜晶系,空间点群为P2_1/c,晶胞参数:a=2.535 12(14) nm,b=0.675 41(4) nm,c=0.743 59(4) nm,Z=2,V=1.272 24(12) nm~3,D_c=1.580 mg/m~3,M_r=605.39,μ=4.839 mm~(-1),F(000)=622,R_1=0.127 0,ωR_2=0.294 1.中心金属Mn(II)与四个4,4-二羧基二苯醚和两个水分子进行配位,呈现出正八面体构型,配合物1展现出一种二维的4-连接sql网状结构,拓扑符号为{4~4·6~2}.磁学性质研究表明,该配合物具有反铁磁性相互作用.     

Keggin型多金属氧酸盐[Cu_2(phen)_4(SiMo_(12)O_(40))]的水热合成、晶体结构及表征

用硅酸钠和钼酸钠为原料,在水热条件下合成了一种新的Keggin型多金属氧酸盐[Cu2(phen)4(SiMo12O40)](phen=1,10-邻菲洛啉)(1).通过元素分析、红外光谱分析和X射线单晶衍射对化合物1进行了结构表征,结构表明该化合物属于三斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数a=1.303 2(3)nm,b=1.152 2(2)nm,c=2.340 8(8)nm,β=108.29(3)°,V=3.337 3(15)nm3.同时也研究了化合物1的荧光性能.