论文部分内容阅读
目前太阳能电池对太阳能的有效利用率不高,抑制了太能电池的广泛应用。并且紫外或近紫外光还会影响太阳能电池的使用寿命。因此为了提高太阳能电池的光电效率、延长电池的使用寿命,就要将对太阳能电池有害的紫外以及近紫外光转为可以被高效吸收的可见光甚至是利用效率较高的红光来增强太阳能电池对太阳能的有效利用。本文根据晶体结构和格位信息设计敏化剂和稀土掺杂类型、优化合成工艺条件以及研究碱金属离子对发光性能的影响来提高荧光效率。主要研究成果如下：一、ZnWO4:Bi3+,Sm3+的制备及其荧光性质的研究。向ZnWO4荧光材料中引入发红光的稀土Sm3+离子后,利用Bi3+离子在ZnWO4中较低的激发带位置拓宽了光谱响应范围,并且通过Li+离子调节电荷平衡后荧光强度提升了3倍以上。此外根据晶格环境与能级结构发现了格位占据与能量传递之间的关系。二、CdWO4:Bi3+,Sm3+的制备及其荧光性质的研究。在CdWO4中通过引入Bi3+来敏化发红光的Sm3+离子,降低了材料的激发能量,提高了荧光发射强度。详细地研究了晶体结构、能带结构以及荧光特性,确定了Bi3+离子1S0-3P1的能级位置以及能量传递机理,特别是通过与ZnWO4结构进行对比发现Bi3+到Sm3+离子的能量传递与晶体结构中单条的波浪线形结构密切相关。三、 ZnMoO4:Bi3+,Eu3+的制备及其荧光性质的研究。通过详细地研究Eu3+、Bi3+离子掺杂ZnMoO4荧光材料。我们发现了ZnMoO4中Zn-O多面体独特的S形团簇结构。根据这一结构特点确定了Bi3+离子、Eu3+离子以及碱金属离子的掺杂位置,提出了一种利用晶体格位来提高荧光强度的方法。优化后的荧光材料激发带位于近紫外光谱区且荧光强度高于商用Y2O3:Eu3+和Sr2Si5N8:Eu2+红色荧光材料,是一种潜在的太阳能电池用荧光转换材料。四、MgMoO4:Bi3+,Eu3+的制备及其荧光性质的研究。采用高温固相法合成了一系列Mg1-x-yMoO4:xEu3+,yBi3+的荧光材料,探究了烧结温度对荧光材料发光强度的影响。确定了Eu3+和Bi3+离子的最佳掺杂浓度与特殊的十字形Mg-0多面体团簇有关。此外引入电荷补偿剂显著提高了Eu3+离子发光性能。五、CdMoO4:Bi3+,Eu3+的制备及其荧光性质的研究。采用高温固相法合成CdMoO4:Bi3+,Eu3+系列荧光材料。通过实验确定Eu3+的最佳掺杂浓度。在此基础上掺杂Bi3+离子,研究其对CdMoO4:Eu3+红色荧光材料的物相结构和发光性能的影响,并观察引入电荷补偿剂(Li+, Na+, K+)和Cd空位对荧光材料发光性能的影响。得到的荧光材料激发带位于近紫外光谱区且荧光强度较高,是一种潜在的太阳能电池用荧光转换材料。