本文關(guān)鍵詞： 下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料 晶硅太陽能電池 能量損失 光譜失配 斯托克斯位移 光電轉(zhuǎn)換效率　出處：《上海師范大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：論文選用目前市場占有率較高的晶硅太陽能電池為研究對象,針對該種電池光電轉(zhuǎn)換效率低,成本較高等問題展開研究。導(dǎo)致晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效低的因素(能量利用效率低,最佳光譜不般配),是我們重點(diǎn)關(guān)注的對象。論文計劃利用下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料將晶硅太陽能電池利用率比較低的短波長的光轉(zhuǎn)換為電池響應(yīng)較高的長波長光,更多利用效率較高的長波光被晶硅太陽能電池接受并利用,產(chǎn)生出更多的光生載流子。這就意味著晶硅太陽能電池的光能轉(zhuǎn)換為電能的能力提高。整個實驗方案的設(shè)計對下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的粒徑要求要比較小,基于此我們選擇常用的納米粒子制備方法-水熱法,利用它較小粒徑的納米粒子能被得到。基于工業(yè)化應(yīng)用的前提,我們選用較為簡單的應(yīng)用模型:利用EVA薄膜-太陽能電池封裝常用的材料復(fù)合納米熒光材料,將封裝材料升級為具有轉(zhuǎn)光性能的功能化薄膜。晶硅太陽能電池被這種薄膜封裝后,一方面原來工業(yè)化過程中的生產(chǎn)流程沒被改變,另一方面還能在原有的基礎(chǔ)上把太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步的提高,從理論上分析提高的相對值能保持較穩(wěn)定狀態(tài)。利用水熱反應(yīng)和熔鹽煅燒分別制備了以銪和鐿為中心離子的稀土有機(jī)配合物和微納米級的YAG:Ce3+,Yb3+。選用的無機(jī)微納米級下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料YAG:Ce3+,Yb3+在400-600nm出現(xiàn)激發(fā)峰(歸屬Ce的特征激發(fā)峰位),1030nm是近紅外發(fā)光中心Yb3+離子特征發(fā)射峰位。該球形樣品的粒徑大約為1μm。制備出的稀土配合物相對熒光量子效率及熒光強(qiáng)度被對比,發(fā)現(xiàn)實驗制備的激發(fā)峰位于200nm-400nm,發(fā)射峰位于616nm附近的苯甲酸銪具有更強(qiáng)的紅光發(fā)射,因此被選為下轉(zhuǎn)換型稀土有機(jī)配合物發(fā)光材料。利用掃描電鏡測試樣品的粒徑和形貌,結(jié)果顯示該種轉(zhuǎn)光材料的粒徑大約為20nm,在一定pH條件下可以制備出均勻的球形。復(fù)合薄膜器件被我們用上述兩種熒光材料復(fù)合EVA薄膜得到,測試表面覆蓋復(fù)合薄膜器件的改性晶硅太陽能電池的電學(xué)性能參數(shù)。晶硅太陽能電池的短路電流密度被苯甲酸銪@EVA薄膜提高大約0.93mA/cm2,提高大約0.31%的相對光電轉(zhuǎn)換效率。YAG:Ce3+,Yb3+@EVA復(fù)合薄膜有大約1.45mA/cm2的晶硅電池短路電流密度提高值,光電轉(zhuǎn)換效率相比改性前大約有0.51%的提高。在最佳濃度下對比復(fù)合薄膜對太陽能電池各個性能參數(shù)的提高情況可知:YAG:Ce3+,Yb3+@EVA復(fù)合薄膜較苯甲酸銪@EVA復(fù)合薄膜效果好。
[Abstract]:In this paper, the silicon solar cell with high market share is chosen as the research object, and the photoelectric conversion efficiency of the cell is low. The factors that lead to the low photoelectric conversion efficiency of silicon solar cells (low energy use efficiency, optimal spectral mismatch). In this paper, we plan to use down-conversion luminescent materials to convert short wavelength light with low utilization ratio to long wavelength light with high cell response. More long-wave light with high efficiency is accepted and utilized by silicon solar cells. More photogenerated carriers are produced. This means that the ability of the solar cells to convert light energy into electric energy is improved. The design of the whole experimental scheme requires less particle size of the downconversion luminescent materials. Based on this, we choose the commonly used preparation method of nanoparticles-hydrothermal method, which can be used to obtain nanoparticles with smaller particle size, based on the premise of industrial application. We choose a simple application model: EVA thin film-solar cell packaging materials commonly used to composite nano-fluorescent materials. The packaging materials were upgraded to functional thin films with conversion properties. After the silicon solar cells were encapsulated by this kind of thin film, on the one hand, the original industrial production process was not changed. On the other hand, the photoelectric conversion efficiency of solar cells can be further improved on the basis of the original. The relative value of EU and ytterbium ions were analyzed theoretically and the rare earth organic complexes with europium and ytterbium as the center ions and YAG:Ce3 at the micro and nanometer level were prepared by hydrothermal reaction and molten salt calcination respectively. Yb3. YAG:Ce3 Yb3, an inorganic nano-scale down-conversion luminescent material, exhibits an excitation peak at 400-600nm (the characteristic excitation peak belongs to ce). 1030nm is the characteristic emission peak of Yb3 ion in near infrared luminescence center. The particle size of the spherical sample is about 1 渭 m. The relative fluorescence quantum efficiency and fluorescence intensity of the rare earth complexes prepared are compared. It was found that the excitation peak was 200nm-400nm and the emission peak was 616nm. Europium benzoate had stronger red emission. Therefore, it was selected as the downconversion rare earth organic complex luminescent material. The particle size and morphology of the sample were measured by scanning electron microscope. The results showed that the particle size of the conversion material was about 20nm. At a certain pH, a uniform spherical structure can be prepared, and the composite thin film devices can be obtained by using the two kinds of fluorescent materials mentioned above to composite EVA thin films. The electrical properties of the modified silicon solar cells were measured. The short-circuit current density of the silicon solar cells was increased by 0.93 Ma / cm ~ 2 by europium benzoate film. The increase of relative photoelectric conversion efficiency of about 0.31%. Yag: Ce3 / Yb3 @ EVA composite film has a short circuit current density increase of about 1.45 Ma / cm ~ 2. Compared with the previous modification, the photoelectric conversion efficiency was increased by about 0.51%. Compared with the improvement of the performance parameters of the solar cell by the composite film at the optimum concentration, we can see that the performance of the composite film is: (1) Y: ce _ (3). The effect of Yb3 / EVA composite film is better than that of europium benzoate / EVA composite film.
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.41

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6 吳圣W，

本文編號：1487181