本文關(guān)鍵詞：稀土離子摻雜能量轉(zhuǎn)換薄膜材料的制備及應(yīng)用研究

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【摘要】：社會經(jīng)濟快速的發(fā)展,消耗的能源日益增多,并且資源短缺,環(huán)境污染帶來了一系列新的問題,所以材料的研究開始向著新型能源和再生能源快速發(fā)展。最近幾年稀土摻雜能量轉(zhuǎn)換薄膜在新能源領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。由于薄膜材料與太陽能電池結(jié)合方式簡單,摻雜均勻,基于薄膜基質(zhì)的稀土摻雜成為近年來的研究熱點。我們利用稀土摻雜能量轉(zhuǎn)換的薄膜,與太陽能電池簡單結(jié)合,從而拓寬電池在不同光區(qū)的光譜響應(yīng)。本論文以稀土材料為基礎(chǔ),對薄膜材料進行摻雜并研究薄膜的光學(xué)性質(zhì)并進行系統(tǒng)研究。具體工作如下：我們利用新穎的超聲噴霧熱解法,在不同退火溫度下制備了稀土Er3+, Yb3+共摻雜ZnO薄膜。對不同的退火溫度下薄膜的表面形貌和結(jié)晶程度進行系統(tǒng)的研究。通過薄膜的光譜測試發(fā)現(xiàn)我們制備的Er3+, Yb3+共摻雜的ZnO薄膜具有上轉(zhuǎn)換效應(yīng),能將紅外光轉(zhuǎn)換為非晶硅太陽能電池可以吸收的可見光。我們還發(fā)現(xiàn),引入薄膜的非晶硅太陽能電池在980nm激光器激發(fā)下能產(chǎn)生內(nèi)光電效應(yīng)。研究了透明能量轉(zhuǎn)換TiO2薄膜的制備,通過溶膠凝膠法對樣品進行不同稀土離子的摻雜,發(fā)現(xiàn)Er3+, Yb3摻雜的和Tm3+, Yb3摻雜的TiO2薄膜具有熒光效應(yīng),均具有將紅外光轉(zhuǎn)變成可見光的能力。通過XRD發(fā)現(xiàn)隨著退火溫度的提高,薄膜的結(jié)晶度增強,不同稀土摻雜的TiO2薄膜的透明度很高,在可見光區(qū)透過率基本都保持在80%以上,是一種品質(zhì)優(yōu)良的光學(xué)薄膜。采用高溫裂解的方式,從三氟乙酸稀土鹽中制備了小尺寸NaGdF4:12%Er3+@NaGdF4:10%Er3+的核殼結(jié)構(gòu)粉末樣品,通過XRD和TEM觀察了樣品的結(jié)構(gòu)和形貌,使用環(huán)己烷和酒精將樣品調(diào)配成分散性好,噴墨打印機可以使用的打印墨水。并通過噴墨打印機將樣品均勻的在非晶硅電池上形膜,發(fā)現(xiàn)薄膜的上轉(zhuǎn)換效應(yīng)能夠提高非晶硅電池的效率,改善電池的性能。這一結(jié)論證明上轉(zhuǎn)換薄膜材料與太陽能電池結(jié)合可以提高電池的性能,使得電池的效率從6.514%增加到8.147%。
【關(guān)鍵詞】：稀土離子 薄膜材料 太陽能電池 上轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.41;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 稀土摻雜材料以及應(yīng)用9-11
• 1.2 稀土摻雜能量轉(zhuǎn)換薄膜及其制備方法11-19
• 1.2.1 稀土摻雜能量轉(zhuǎn)換薄膜機理以及應(yīng)用11-16
• 1.2.2 薄膜制備方法概述16-19
• 1.3 稀土摻雜能量轉(zhuǎn)換薄膜的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本論文的主要研究20-22
• 第二章 Er~(3+),Yb~(3+)共摻雜能量轉(zhuǎn)換ZnO薄膜的制備與研究22-32
• 2.1 樣品的制備與表征方法23-24
• 2.2 樣品的結(jié)構(gòu)表征和分析24-26
• 2.3 Er~(3+)-Yb~(3+)共摻雜ZnO薄膜的性質(zhì)以及應(yīng)用26-31
• 2.3.1 Er~(3+)和Yb~(3+)共摻雜ZnO薄膜的光學(xué)性質(zhì)以及能級分析26-28
• 2.3.2 Er和Yb摻雜ZnO薄膜基于太陽能電池的應(yīng)用研究28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 Yb~(3+)-Re~(3+)(Re=Tm,Er)摻雜TiO_2能量轉(zhuǎn)換薄膜的制備以及光學(xué)性質(zhì)研究32-41
• 3.1 樣品的制備與表征方法33-35
• 3.1.1 實驗材料以及實驗儀器33
• 3.1.2 制備以及表征方法33-35
• 3.2 樣品的表征及分析35
• 3.3 不同稀土摻雜樣品的發(fā)光性質(zhì)35-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 NaGdF_4：Er~(3+)@NaGdF_4：Er~(3+)核殼結(jié)構(gòu)薄膜的打印制備以及應(yīng)用研究41-50
• 4.1 納米核殼結(jié)構(gòu)的制備以及表征方法42-43
• 4.2 樣品的結(jié)構(gòu)表征和分析43-44
• 4.3 樣品的光學(xué)性質(zhì)以及成膜后應(yīng)用研究44-49
• 4.3.1 納米核殼結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)以及打印成膜44-46
• 4.3.2 噴墨打印納米核殼結(jié)構(gòu)樣品成膜后應(yīng)用研究46-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 研究總結(jié)50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-56
• 附錄一 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文56-57
• 附錄二 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利57-58
• 附錄三 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目58-59
• 致謝59

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