[发明专利]稀土光转换荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池用光转换材料领域，具体涉及一种稀土光转换荧光粉及其制备方法。

背景技术

近年来，随着能源需求的不断增加和环保呼声的日益提高，太阳能等可再生能源越来越受到人们的重视。太阳能具因其有清洁无污染、可再生等优点，被认为是替代传统化石能源的一种新型清洁能源。太阳能光电转换技术便是解决能源问题的主要候选方案之一。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：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、有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的、应用最广的一种太阳能电池，占据主要市场。

硅太阳能电池仅能将其带隙(E_g＝1.120eV,λ≈1000nm)附近的近红外光有效转化为电能，而入射太阳光谱能量主要分布在紫外-可见区。这种光谱间的不匹配严重限制了单晶硅太阳能电池光电转化效率的进一步提高。目前工业规模生产的硅太阳能电池的光电转换效率仅为15％左右。通过稀土光转换荧光粉将太阳光谱中的紫外-可见光下转换为可被硅太阳能电池有效吸收的λ≈1000nm的近红外光是提高硅太阳能电池光电转换效率的一种有效途径。

目前研究较多的提高硅太阳能电池光电转换效率的稀土光转换荧光粉主要利用的是Yb³⁺离子位于λ≈1000nm的近红外发射，该发射恰与单晶硅的禁带宽度匹配，为增强Yb³⁺离子在紫外-可见光区的吸收，通常引入Ce³⁺离子作为敏化剂，但因此不可避免存在Ce⁴⁺-Yb²⁺的金属-金属间的电荷迁移带而导致的荧光猝灭。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效吸收250nm-500nm范围的紫外-可见光并将其转换为λ≈1000nm的近红外光的硅太阳能电池用稀土光转换荧光粉及其制备方法。

本发明稀土光转换荧光粉，该荧光粉的化学组成通式为AB_1-xGa₃S₆O:xYb³⁺，其中A为Sr、Ba中的一种或两种元素；B为La、Y、Lu中的一种或多种元素；x为摩尔数，且0.001≤x≤0.15。

本发明稀土光转换荧光粉的制备方法，以A的氧化物或A的相应盐类为A元素的原料，以B的硫化物为B元素的原料，以Ga₂S₃为Ga元素的原料，以Yb₂S₃为Yb元素的原料，按照化学组成通式AB_1-xGa₃S₆O:xYb³⁺，称取相应原料，研磨混合均匀后，在保护气氛下，于800-1100℃烧结1-5h，冷却至室温后粉碎研磨，即制得稀土光转换荧光粉。

所述的保护气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或多种的组合。

所述的A的相应盐类为碳酸盐或草酸盐。

所述的B的硫化物为La₂S₃、Y₂S₃、Lu₂S₃中的一种或多种的组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明稀土光转换荧光粉具有宽而强的电荷迁移带吸收，可有效吸收250nm-500nm范围的紫外-可见光，并转化为与硅基太阳能电池匹配的λ≈1000nm的近红外光，提高硅太阳能电池的光电转换效率；本发明所述的制备方法，工艺简单，工艺参数易于控制。

附图说明

图1为实施例4中SrLa_0.994Ga₃S₆O:0.006Yb³⁺稀土光转换荧光粉的近红外激发和发射光谱。

具体实施方式

实施例1

SrLa_0.999Ga₃S₆O:0.001Yb³⁺稀土光转换荧光粉的制备