[发明专利]用于太阳电池的过渡金属离子掺杂上转换器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种用于太阳电池的过渡金属离子掺杂上转换器的制备方法。

背景技术

随着社会和经济的高速发展，人类对能源的需求日益增长。光伏发电将会在未来可再生能源领域占有重要的地位。目前光伏产业进一步发展的最大制约因素在于其发电成本高于常规能源，因此开发高效、低价、长寿命太阳电池就成为了世界各国研究的热点。其中提高电池效率的途径之一是如何进一步提高太阳光的充分利用，这就涉及到先进光管理设计的研究。

实现光管理设计的方法之一是采用上转换器。上转换器是一个包含上转换发光材料的光致发光器件，它与太阳电池在电学上是相互隔离的，仅仅在光学上是互相耦合的。上转换器一般置于太阳电池背面，其主要作用是通过发光材料吸收透过电池的低能量光子，同时发射高能量光子。在背面全反射镜的作用下，高能量光子被反射进入太阳电池，并且被电池重新吸收利用，其结果相当于将太阳电池的光吸收波长范围扩展到了原先无法利用的长波长区域。目的是通过光子转换将太阳光谱转换成与电池吸收性质相匹配的光谱，提高光子的利用率，拓展电池对太阳光谱响应范围，以达到宽光谱的吸收效果，从而提高电池效率。

现阶段的上转换材料发光效率较低（即发光强度较弱），即使材料吸收谱域宽、吸收强度强，应用于太阳电池中也难以提高电池的光电性能。本发明主要解决的问题是如何有效提高上转换发光材料的发光效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于太阳电池的过渡金属离子掺杂上转换器的制备方法，应用于太阳电池以提高电池的光电转换效率。

本发明采用的技术方案是：用于太阳电池的过渡金属离子掺杂上转换器的制备方法，包括步骤：

a．按照物质的量比：分别取Y(NO₃)₃64~84份、Yb(NO₃)₃ 15~35份、Tm(NO₃)₃0.5~1份和Fe(NO₃)₃0.5~1份溶于去离子水中形成混合溶液，一并加入反应釜的内衬中；

b．将NaF加入到上述混合溶液中，NaF物质的量为Y(NO₃)₃、Yb(NO₃)₃、Tm(NO₃)₃和Fe(NO₃)₃四者物质的量之和的11~13倍，继续搅拌0.8~1.2 h，得到pH值5~7的溶液；

c．用稀硝酸或者氨水调节反应溶液的pH值3~5，将所述内衬放入不锈钢反应釜中封紧，随后把反应釜放入180~220°C的鼓风干燥箱中，加热22~25 h；

d．待反应结束后自然冷却至室温，用离心机离心，分别用去离子水和无水乙醇依次清洗三遍，将产物放入到70~90 °C的干燥箱中干燥11~13 h。

所述步骤a中按照物质的量比：分别取Y(NO₃)₃74份、Yb(NO₃)₃ 25份、Tm(NO₃)₃0.5份和Fe(NO₃)₃0.5份溶于去离子水中。

所述步骤a中的反应釜为水热反应釜。

所述步骤a中的内衬为聚四氟乙烯。

所述步骤b中NaF物质的量为Y(NO₃)₃、Yb(NO₃)₃、Tm(NO₃)₃和Fe(NO₃)₃四者物质的量之和的12倍。

所述步骤b中搅拌的时间为1 h，混搅拌后的pH值为6。

所述步骤c中加热的温度为200 °C，加热24 h。

所述步骤d中将产物放入到80 °C干燥箱中干燥12 h。

所述上转换器是由上转换发光材料均匀分散于基底上形成的；所述基底从上转换发光材料接触面向下依次为背光反射层和衬底；所述衬底的材料为玻璃或陶瓷；所述背光反射层的材质为铝或银；所述背光反射层的厚度20~50nm。