【摘要】：光轉(zhuǎn)換材料在紫外防護(hù)和太陽能電池保護(hù)膜等領(lǐng)域有著廣泛的用途。目前在基底材料方面主要以石油基材料,如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙二醇-環(huán)已烷二甲醇對苯二甲酸酯(PETG)等為主,因此尋找可再生材料替代石油基材料是重要發(fā)展趨勢。醋酸纖維素(CA)是一種重要的纖維素衍生物熱塑性塑料,具有高透明度和耐化學(xué)腐蝕等特性,在包裝、紡織、塑料等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于其優(yōu)良的光學(xué)透明性,電絕緣性,低熱膨脹系數(shù)和可再生性等優(yōu)點(diǎn),是制備光轉(zhuǎn)換材料的優(yōu)良選擇。在太陽能膜封裝材料中,EVA材料應(yīng)用廣泛,但其抗紫外線能力不高,容易泛黃引起透光度下降。因此對基底材料進(jìn)行改性,增強(qiáng)其紫外吸收能力,將紫外光轉(zhuǎn)化為可見光進(jìn)而提高太陽能電池效率是目前光轉(zhuǎn)換材料的另一發(fā)展趨勢。本文中,以氧化銪為原料,a-甲基丙烯酸(MAA)為第一配體,1,10-菲Up啉(phein)為第二配體通過共沉積法制備了下轉(zhuǎn)換材料稀土有機(jī)配合物,分別以硅烷偶聯(lián)劑(APS)和氧化石墨烯(GO)鍵合到稀土有機(jī)配合物上形成稀土配合物復(fù)合物Eu(MAA)3phen-APS和Eu(MAA)3phen/GO。采用紅外光譜、核磁共振波譜以及XRD分析復(fù)合物成分以及結(jié)構(gòu),表明復(fù)合物Eu(MAA)3phen-APS與Eu(MAA)3phen/GO的形成,通過激發(fā)光譜和發(fā)射光譜測試表明復(fù)合物具備優(yōu)異的下轉(zhuǎn)換功能。將復(fù)合物Eu(MAA)3phen-APS以硅羥基水解醚化的方式接枝到醋酸纖維素碳骨架上,形成Eu(MAA)3phen-APS醋酸纖維素復(fù)合膜。紫外-可見光分析表明,復(fù)合膜展現(xiàn)出良好的透光性,隨著復(fù)合物量的增加,復(fù)合膜透射光的散射率也隨之增加,但復(fù)合膜都展現(xiàn)出優(yōu)異的紫外吸收性能,下轉(zhuǎn)換性能逐漸增強(qiáng),發(fā)射光為以615 nm紅光為主的可見光。熱學(xué)性能分析表明復(fù)合膜具備與純醋酸纖維素膜相似的熱穩(wěn)定性,但隨著復(fù)合物含量的增大,玻璃化轉(zhuǎn)變過程呈逐漸消失的趨勢。SEM結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)隨著復(fù)合物含量的增加,復(fù)合物逐漸填充復(fù)合膜空腔,且復(fù)合物在復(fù)合膜中分散均勻,表現(xiàn)出良好的粘附性。同時發(fā)現(xiàn)Eu3+復(fù)合物微粒尺寸是影響復(fù)合膜透光性的主要因素。Eu3+復(fù)合物微粒的尺寸隨Eu3+復(fù)合物的含量逐漸增加而增大,當(dāng)Eu3+復(fù)合物含量7%時,復(fù)合膜透光率大于80%,隨著Eu3+復(fù)合物微粒直徑增加,接近于可見光波長時,可見光出現(xiàn)大量散射,透光性出現(xiàn)顯著降低。I-V檢測電池性能測試表明當(dāng)復(fù)合物含量較少時,復(fù)合膜涂覆蓋于太陽能電池表面對電池效率有一定的提升。通過氧化石墨烯與稀土配合物鍵合形成復(fù)合物Eu(MAA)3phen/GO,再將復(fù)合物分散于醋酸纖維素中制備成光譜下轉(zhuǎn)換醋酸纖維素復(fù)合薄膜。Tg分析表明Eu3+/GO復(fù)合膜與純醋酸纖維素膜具有類似的熱穩(wěn)定性;紫外-可見光分析表明復(fù)合膜在可見光區(qū)域具有良好的透光性能,但添加量過多時,會引起透光率下降,而在紫外光波長范圍內(nèi)展現(xiàn)出良好的紫外吸收性能。激發(fā)光譜和發(fā)射光譜表征復(fù)合膜的下轉(zhuǎn)換性能,表明復(fù)合膜隨著復(fù)合物含量的增加,下轉(zhuǎn)換性能逐漸增強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2
【圖文】：

能量密度的紫外光和長波長的紅外光加以利用，將提高太陽能電池組件的效率。逡逑一些材料吸收高能量密度的紫外光子后，能產(chǎn)生兩個或兩個以上的可見光光子或逡逑者近紅外光子，這種材料被稱為下轉(zhuǎn)換材料，如圖１．１。而一些材料能表現(xiàn)出反逡逑斯托克斯光致發(fā)光定律的性能，通過多光子機(jī)制把長波輻射轉(zhuǎn)換成短波輻射，這逡逑類材料被稱為上轉(zhuǎn)換材料。光譜修飾材料不僅能提高太陽能電池對太陽能光譜的逡逑吸收效率，還能減低高能量紫外光子對電池組件的損傷。如圖１．２所示，在標(biāo)準(zhǔn)逡逑的地面太陽光譜狀態(tài)下（大氣質(zhì)量ＡＭ邋１．５），太陽光譜被太陽電池利用的情況，逡逑以及剩余可以被用于上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換利用的情況。從圖中可以清晰的看出，硅太逡逑陽能電池并沒有完全利用太陽光，大約３２％的太陽光譜能量（１４９邋Ｗ／ｍ２）和３５％逡逑（１６４邋Ｗ／ｍ２）太陽能光譜能量可以分別通過下轉(zhuǎn)換和上轉(zhuǎn)換而被重新利用［１ＣＭ２］。逡逑光譜轉(zhuǎn)換對提高太陽能電池對太陽光譜的利用從而來提高電池效率具有十分重逡逑要的意義。逡逑２逡逑

１．３．１感光材料逡逑醋酸纖維素薄膜在感光材料方面得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是應(yīng)用在ＬＥＤ中逡逑的偏光板組件上。如圖１．４所示，在偏正光保護(hù)板結(jié)構(gòu)中，醋酸纖維素往往被放逡逑置于聚乙烯醇薄膜的兩側(cè)，用于保護(hù)柔軟且機(jī)械性能較差的聚乙烯醇薄膜，起到逡逑支撐體的作用，這就決定了醋酸纖維素膜需要具備優(yōu)異的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以逡逑及相應(yīng)的光學(xué)性能。在２０世紀(jì)４０年代，感光材料通常采用硝基纖維素來作為片逡逑基，后來由于硝基纖維素易于燃燒，慢慢被熱穩(wěn)定性優(yōu)異的醋酸纖維素所取代。逡逑雖然醋酸纖維素比較穩(wěn)定，但在長時間的使用過程中醋酸纖維素會發(fā)生斷鏈和水逡逑解，這個過程會產(chǎn)生醋酸氣體，從而加速醋酸纖維素片基的分解，這會對感光記逡逑錄的信息安全造成影響。這也是擺在醋酸纖維素感光材料面前一個相當(dāng)棘手的問逡逑題。逡逑近年來，醋酸纖維素被廣泛的應(yīng)用于液晶顯示屏偏振板的支撐體中，取代了逡逑使用過程中會對人產(chǎn)生有害射線的陰極射線管。由于醋酸纖維素生產(chǎn)成本低廉、逡逑生產(chǎn)技術(shù)成熟

Ｆｉｇｕｒｅ邋３．２邋１３Ｃ邋ＮＭＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ逡逑圖邋３．２邋和圖邋３．３邋是配合物邋Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ邋和復(fù)合物邋Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ－ＡＰＳ邋的邋１３Ｃ逡逑ＮＭＲ圖譜，在圖３．２中，配合物Ｅｕ（：ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ的化學(xué)位移主要出現(xiàn)在１２６．８０逡逑ｐｐｍ、１２２．４３邋ｐｐｍ、４０＿１０ｐｐｍａｎｄｌ７．９６ｐｐｍ，化學(xué)位移邋１２６．８０ｐｐｍ邋和邋１２２．４３邋ｐｐｍ逡逑對應(yīng)于配合物Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ中ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）－ＣＯＯＨ基團(tuán)中的碳碳雙鍵；化位移逡逑１２６．８０邋ｐｐｍ對應(yīng)于溶劑ＤＭＳ０－ｄ６的響應(yīng)值，１７．９６邋ｐｐｍ對應(yīng)于甲基（－ＣＨ３）的響應(yīng)逡逑值。而羧基（－Ｃ００Ｈ）響應(yīng)值的消失，是因為銪離子和羧基形成配位而鍵影響了它逡逑的響應(yīng)。在圖３．３中，可以看到復(fù)合物Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ－ＡＰＳ的１３ＣＮＭＲ圖譜出逡逑現(xiàn)了許多新的化學(xué)位移峰，化學(xué)位移４８．８７邋ｐｐｍ對應(yīng)于與叔氨基相連的亞甲基逡逑（－ＣＨ２－ＮＨ－ＣＨ２－），化學(xué)位移邋４４．８７邋ｐｐｍ邋對應(yīng)于邋Ｅｕ（ＭＡＡ）３ｐｈｅｎ邋與邋ＡＰＳ邋發(fā)生加成逡逑反應(yīng)后所產(chǎn)生的次甲基峰（－ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＯＣＴ）

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2749425