[发明专利]具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

中国专利公开号：101794834A：公开了一种具有上转换荧光材料膜层的高效太阳能薄膜电池制备方法。采用液相共沉淀方法和热反应方法，制备上转换荧光粉末，再用悬浮液镀膜方法或金属有机气相沉积来制备上转换荧光材料薄膜。存在问题：现阶段制备薄膜电池主流技术为PVD、CVD等方法，PVD、CVD对真空度、洁净度要求较高。在此公开文件中，前期用于制备上转换荧光粉末的液相共沉淀法和热反应法，与现有薄膜电池的制备技术兼容性较差。此外，具有上转换荧光材料膜层分步制备，增加了生产成本。

文献：孙雅娟稀土上转换纳米材料的合成、表征、机理和表面动力学研究[D].长春；吉林大学，2007。

公开：孙雅娟等通过模板组装水热法制备了不同形貌的ZnO：Er纳米晶，透过改变水热温度和时间、反应物浓度和反应介质等条件，制备了不同形态样品。结果表面，在980nm波长红外光激发下，Er³⁺的红带和绿带可见上转换发射被观察到，并且形态依赖的上转换是显著的，通过寿命测量，相应能级减短的寿命可以进一步确定Er³⁺分布于ZnO表面层。上转换光谱和功率的关系证明，Er3+在ZnO晶格中的上转换过程是完全的激发态吸收过程，与理论上2%（摩尔比）铒掺杂情况下，能量传递过程是主要机理情况不符，说明Er³⁺掺杂到ZnO晶格中的实际浓度时远远低于试验值的，这说明水热法是难于将Er³⁺掺杂到ZnO晶格中的。

文献：吴群稀土掺杂ZnO粉末的上转换发光研究[D].湘潭；湘潭大学，2007。

公开：吴群等采用高温氧化法制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂ZnO粉末的上转换发光材料；采用燃烧法分别制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺杂、HO³⁺/Yb³⁺共掺杂、Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂ZnO粉末的上转换发光材料。透过研究发现采用高温氧化法制备的Er³⁺/Yb³⁺共掺杂ZnO粉末，在980nm激发下，观察到658nm强红光和540nm绿光，且红光强度远强于绿光。在488nm氩离子激光器的激发下，该粉末发出了较强的紫色上转换荧光，发光强度随激发功率的变化关系表明其为双光子过程，主要通过Er³⁺-Yb³⁺-Er³⁺之间正向和反向的能量传递实现。另外他们还采用化学燃烧法制备Er³⁺/Yb³⁺、Ho³⁺/Yb³⁺、Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂ZnO粉末材料。利用Raman光谱结合X射线衍射对样品进行分析，发现ZnO基质晶格产生了畸变，表明稀土离子已经掺入到了ZnO基质中。在980nm半导体激光激发下，分别观测到了Er³⁺/Yb³⁺、Ho³⁺/Yb³⁺、Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂ZnO粉末中的红色（662nm)，绿色（552nm）和蓝色（477nm）上转换发光。以上结果表面ZnO作为基质材料在上转换方面的具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜及其制备方法，使氧化锌基透明导电薄膜同时兼有透明、导电、上转换功能，同时制备方法能适应太阳电池的产业化生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有上转换功能的氧化锌基透明导电薄膜，以ZnO为基体材料，在ZnO基体材料中掺杂Al³⁺、Yb³⁺、Er³⁺、Tm³⁺元素中的一种、两种或两种以上,控制Zn与所掺杂元素的原子摩尔比为10：1~100：1。