[发明专利]一种太阳能电池用下转换荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用下转换荧光材料，并提供了该荧光材料的制备方法，属于发光材料领域。

背景技术

由于能源危机，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。太阳能电池是一种基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，光电二级管就会把太阳能的光能变成电能，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。

晶体硅的禁带宽度为1.12ev，相当于1100nm，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的利用效率低，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。

中国专利CN201010203408.0公开了一种碱土金属磷酸盐的荧光粉(AB_1-x-yPO₄：E²⁺_x，Pr³⁺_y)，该荧光粉激发光谱位于250nm～650nm，发射光谱位于930～1100nm，但该荧光粉400nm～650nm激发峰强度较弱，此区域的光谱利用率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池用下转换荧光材料，该荧光材料激发光谱范围为250nm～600nm，发射光谱范围为900nm～1100nm。化学式为M₉Y(PO₄)₇：Yb_xLn¹_YLn²_z，x、y、z为摩尔分数，其范围0.001≤x＜0.4，0.001≤y＜0.5，0.0001≤z＜0.1。元素M来源于Mg、Ca、Sr、Ba的碳酸盐中的一种，PO₄^3-来源于(NH₄)²HPO₄、NH₄H₂PO₄中的一种，元素Y来源于Y₂O₃、Y₂(CO₃)₃中的一种，元素Yb来源于Yb₂O₃，元素Ln¹来源于Tb、Pr、Eu的氧化物或氢氧化物中的一种，元素Ln²来源于Tm、Nd、Mn、Ce的氧化物或氢氧化物中的一种。

本发明的另一个目的是提供一种太阳能用下转换荧光材料的制备方法，其具体步骤为：

1、按照化学式M₉Y(PO₄)₇：Yb_xLn¹_yLn²_z，中各元素的摩尔配比称取原料及助熔剂，然后将原料及助熔剂在球磨罐中球磨，原料与玛瑙球的质量比为1∶1.5～3，球磨速度100～150转/分；

2、将研磨后的原料过筛，装入刚玉坩埚，于高温固相炉中900～1200℃烧结3～8h、，升温速率为150～250℃/h，灼烧结束后从高温固相炉中取出，冷却后过筛，得到前趋体；

3、将制备好的前趋体，装入刚玉坩埚，在还原气氛下于高温固相炉中900～1300℃灼烧3～8h，灼烧结束后从高温固相炉中取出，冷却后，将样品粉碎研磨，过筛，得到最终产品。

有益效果：

1、本发明涉及的荧光材料具有非常宽的激发峰，在250nm～600nm范围内均有较强的吸收；

2、本发明涉及的荧光材料具有非常强的近红外发射，发射峰位于900nm～1100nm处，能量与硅的禁带宽度相匹配，可有效提高硅基太阳能电池的光电转换效率。具有较高的商业应用价值。

附图说明