[发明专利]一种光转换材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光转换材料及其制备方法。

背景技术

当煤、石油、天然气等不可再生资源日益减少，能源问题逐渐成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，开发新能源已经成为当今世界的一项重要研究课题。在众多新能源中，太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源．也是清洁能源，不产生任何的环境污染，因此太阳能的研究和利用备受关注。而发展最快，最具活力的研究领域是太阳能的光电利用，即太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。太阳能电池根据所用材料的不同可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。

晶体硅的禁带宽度约是1.12ev，相当于1000nm，而太阳能谱中能量主要集中在可见光区，光谱的不匹配使得太阳光利用效率低, 而电池热效应严重, 这最终导致硅基太阳能电池光电转换效率低。因此调整太阳能谱，使可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红外光，是提高太阳能电池效率的一个有效途径。

研究较多的硅基太阳能电池用光转换材料主要利用的是Yb³⁺离子红外发射，其发射位于1000nm处，与单晶硅的禁带宽度非常匹配，但是Yb³⁺离子在紫外至可见光区吸收比较弱，或者几乎没有吸收。目前主要采取掺入三价稀土离子（如：Tb³⁺，Pr³⁺，Er³⁺等）做敏化剂来的方法来改进其在紫外至可见光区的吸收。这些敏化离子虽然在紫外至可见区有吸收，但其吸收均是线状的，且吸收强度比较弱。而本发明的光转换材料在利用Yb³⁺离子发射的同时，改进其其在紫外至可见区的吸收，同时减弱硅基太阳能电池的热效应，是潜在的提高硅基太阳能电池效率的材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种可被紫外至可见光有效激发且具有强近红外发射的硅基太阳能电池用光转换材料。

本发明的另一个目的是提供上述光转换材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明提供的光转换材料，其化学组成式为：Pb_2-xMo_1-yW_yO₆: Yb³⁺_x；0.01≤ x≤ 0.7；0≤ y≤ 1。

上述光转换材料的制备方法包括如下步骤：根据化学组成式，称取Pb、Mo、W或Yb元素的氧化物或相应的盐，充分混合均匀后，在空气或氮气气氛下1200～1400℃烧结2～6小时，冷却至室温后取出并充分研磨，即得到光转换材料。

本发明光转换材料能够有效吸收250nm~450nm的近紫外光和蓝光，并有效地发射峰值波长位于950nm~1100nm的近红外光，是一种适用于硅基太阳能电池用的新型光转换材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的光转换材料的激发光谱非常宽，在紫外至可见光区（250nm~450nm）均具有强的吸收，可有效吸收太阳光能，同时减弱太阳能电池的热效应；

2、本发明的光转换材料具有强的近红外发射，发射主峰位于950nm~1100nm，其能量与硅的禁带宽度完美相匹配，是潜在的硅基太阳能电池用光转换材料，可提高硅基太阳能电池的光电转换效率；

3、本发明的光转换材料结构稳定、制备方法简单、易于操作。

附图说明

图1为Pb_1.3MoO₆: Yb³⁺_0.7光转换材料的室温激发和发射光谱图；

图2为Pb_1.6Mo_0.5W_0.5O₆: Yb³⁺_0.4光转换材料的室温激发和发射光谱图。

具体实施方式

实施例1：Pb_1.3MoO₆: Yb³⁺_0.7光转换材料的制备