高效宽谱带敏化的新型Yb3+掺杂近红外下转换薄膜及其在硅电池的光电性能研究

项目名称： 高效宽谱带敏化的新型Yb3+掺杂近红外下转换薄膜及其在硅电池的光电性能研究

项目编号： No.21271191

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王静

作者单位： 中山大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 基于Yb3+离子近红外下转换材料在高效太阳光利用和提高硅太阳电池光电转化效率等前沿技术领域具有重要的潜在应用前景。但目前研究主要集中在材料的块体形态，着重从光谱学层面，研究近红外下转换的新方式与机理以及优化近红外发光性质，未涉及下转换材料与硅太阳电池的结合方式以及在硅太阳电池的光电性能研究；本项目拟将纳米薄膜材料与近红外下转换太阳光谱修饰结合，在钼酸盐和硅酸盐等纳米粉体与薄膜的可控合成基础上，深入研究组成、粒径尺寸、形貌和光学性质之间的构效关系与规律，获得高透光率的纳米薄膜；利用具有强、宽带特性的电荷迁移带和Ce3+/Eu2+的4f-5d跃迁，高效吸收紫外光与蓝光，最终通过Yb3+离子获得双光子的强近红外发射，实现其近红外发射波长与硅半导体禁带宽度之间的良好匹配，研究并优化纳米薄膜的近红外下转换方式、效率与机制，探索研究其在硅太阳电池的光电性能，为未来提高硅电池光电效率提高实验依据；

中文关键词： 稀土；光谱转换；太阳电池；；

英文摘要： The main objective of this project is to use broad and intense charge transfer transition and Ce3+/Eu2+ ions with 4f-5d absorption band as sensitizers to harvest UV and blue lights. The harvested energy will be transferred to M3+ ions (M=Tb, Pr and Tm) and subsequently to Yb3+, or directly to Yb3+ via down-converting energy transfer, i.e., generating two photons from one absorbed photon. Yb3+ give NIR emission, which is ideal for efficient absorption by Si solar cells. This materials focused research project will systematically investigate the optical properties, energy transfer and quantum cutting mechanisms in luminescent multi-ion system Ce3+/Eu2+-M3+-Yb3+ and Ce3+/Eu2+-Yb3+ system . Thin films of the rare earth doped oxide materials and Si solar cell combined with rare earth luminescent thin film will be both investigated. We anticipate that highly efficient, highly stable and highly transparent NIR down-converting luminescent film be developed and advanced understanding gained in the chemistry, physics and materials science of downconversion.

英文关键词： Rare earth；spectral conversion；solar cell；；