本文關鍵詞：稀土離子摻雜能量轉換薄膜材料的制備及應用研究

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【摘要】：社會經濟快速的發(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換薄膜在新能源領域受到了廣泛關注。由于薄膜材料與太陽能電池結合方式簡單,摻雜均勻,基于薄膜基質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換的薄膜,與太陽能電池簡單結合,從而拓寬電池在不同光區(qū)的光譜響應。本論文以稀土材料為基礎,對薄膜材料進行摻雜并研究薄膜的光學性質并進行系統(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晶程度進行系統(tǒng)的研究。通過薄膜的光譜測試發(fā)現我們制備的Er3+, Yb3+共摻雜的ZnO薄膜具有上轉換效應,能將紅外光轉換為非晶硅太陽能電池可以吸收的可見光。我們還發(fā)現,引入薄膜的非晶硅太陽能電池在980nm激光器激發(fā)下能產生內光電效應。研究了透明能量轉換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Er3+, Yb3摻雜的和Tm3+, Yb3摻雜的TiO2薄膜具有熒光效應,均具有將紅外光轉變成可見光的能力。通過XRD發(fā)現隨著退火溫度的提高,薄膜的結晶度增強,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,是一種品質優(yōu)良的光學薄膜。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+的核殼結構粉末樣品,通過XRD和TEM觀察了樣品的結構和形貌,使用環(huán)己烷和酒精將樣品調配成分散性好,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)現薄膜的上轉換效應能夠提高非晶硅電池的效率,改善電池的性能。這一結論證明上轉換薄膜材料與太陽能電池結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%。
【關鍵詞】：稀土離子 薄膜材料 太陽能電池 上轉換
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.41;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 稀土摻雜材料以及應用9-11
• 1.2 稀土摻雜能量轉換薄膜及其制備方法11-19
• 1.2.1 稀土摻雜能量轉換薄膜機理以及應用11-16
• 1.2.2 薄膜制備方法概述16-19
• 1.3 稀土摻雜能量轉換薄膜的研究現狀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 樣品的結構表征和分析24-26
• 2.3 Er~(3+)-Yb~(3+)共摻雜ZnO薄膜的性質以及應用26-31
• 2.3.1 Er~(3+)和Yb~(3+)共摻雜ZnO薄膜的光學性質以及能級分析26-28
• 2.3.2 Er和Yb摻雜ZnO薄膜基于太陽能電池的應用研究28-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第三章 Yb~(3+)-Re~(3+)(Re=Tm,Er)摻雜TiO_2能量轉換薄膜的制備以及光學性質研究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35-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第四章 NaGdF_4：Er~(3+)@NaGdF_4：Er~(3+)核殼結構薄膜的打印制備以及應用研究41-50
• 4.1 納米核殼結構的制備以及表征方法42-43
• 4.2 樣品的結構表征和分析43-44
• 4.3 樣品的光學性質以及成膜后應用研究44-49
• 4.3.1 納米核殼結構的光學性質以及打印成膜44-46
• 4.3.2 噴墨打印納米核殼結構樣品成膜后應用研究46-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第五章 總結與展望50-52
• 5.1 研究總結50-51
• 5.2 展望51-52
• 參考文獻52-56
• 附錄一 攻讀碩士學位期間撰寫的論文56-57
• 附錄二 攻讀碩士學位期間申請的專利57-58
• 附錄三 攻讀碩士學位期間參加的科研項目58-59
• 致謝59

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本文編號：721865