[发明专利]一种近红外光致发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光致发光薄膜及其制备方法，特别涉及一种近红外光致发光薄膜及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电是未来能源供应的主体，有可能替代传统能源成为新型能源的主要组成部分。目前，晶体硅太阳能电池是开发得最快的一种太阳能电池，而其中单晶硅太阳能电池光电转换效率最高，可达到25％-30％。但是单晶硅材料只对处于900nm附近的近红外光有较强的吸收，对其它波段的光吸收率较低。但是由于到达地球表面的太阳光中，近红外区域的光仅占很小比例，使得单晶硅对太阳光的利用非常有限。与近红外光所占比例形成鲜明对比的是，在到达地球表面的太阳光中，可见光占据了约51.9％的比例，如果能有效地利用可见光则可以较大程度地增加单晶硅太阳能电池的光电转换效率。因此，需要寻找一种将可见光转换为近红外光的方法以提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率。

半导体纳米晶具有吸收光能并将其转化为一定波长光波的能力，通过调控纳米晶的尺寸，形貌，结构，及其所处的化学环境，可进一步调控其吸收与发射波长。将纳米晶铺展在玻璃表面，可形成具有实用价值的光致发光薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于单晶硅太阳能电池的近红外光致发光薄膜及其制备方法。

本发明提供的一种光致发光薄膜，包括半导体纳米材料，所述半导体纳米材料为M_xA_yB_1-y纳米晶或由M_xA_yB_1-y纳米晶形成的核壳微粒，其中，M为Cd、Zn、Ag或Pb，A和B均为S、Se或Te，x为1或2，0≤y≤1。

上述薄膜中，所述半导体纳米材料可为纳米颗粒、纳米棒或纳米线；所述纳米颗粒的粒径可为1nm-500nm；所述纳米棒或纳米线的长度和直径分别为1nm-500nm和1nm-200nm。

上述薄膜的厚度可为1nm-100nm，具体可为30-50nm、30nm、35nm、40nm或50nm。

上述薄膜还可包括共成膜剂，所述共成膜剂可为高分子聚合物、二氧化硅和无机盐中任一种。

上述薄膜具体可为下述1)-3)薄膜中任一种：

1)由半导体纳米材料和高分子聚合物组成，所述半导体纳米材料与高分子聚合物的质量份数比为(0.001-0.01)∶1，具体可为0.006∶1、0.007∶1、0.008∶1或0.01∶1；

2)由半导体纳米材料和二氧化硅组成，所述半导体纳米材料与二氧化硅的质量份数比为(0.001-0.01)∶1，具体可为0.006∶1、0.007∶1、0.008∶1或0.01∶1；

3)由半导体纳米材料和无机盐组成，所述半导体纳米材料与无机盐的质量份数比为(0.001-0.01)∶1，具体可为0.006∶1、0.007∶1、0.008∶1或0.01∶1。

上述薄膜中，所述高分子聚合物可为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚甲基丙烯酸甲酯；所述无机盐可为硅酸盐、铝酸盐或硼酸盐；所述硅酸盐可为硅酸钠或硅酸钾，所述铝酸盐可为铝酸钠或铝酸钾；所述硼酸盐可为硼酸钠或硼酸钾。

本发明提供的上述薄膜的制备方法，包括如下步骤：将所述半导体纳米材料或所述半导体纳米材料和共成膜剂的混合物分散于水中得水溶液，然后将所述水溶液制备成膜即得所述薄膜。

上述制备方法可采用提拉法或旋涂法制膜。

上述制备方法中，所述水溶液中所述半导体纳米材料的质量百分含量为0.1％-10％，具体可为0.14％-7.33％、0.14％、1.19％、2.39％或7.33％。

本发明还提供了上述薄膜的另一种制备方法，包括如下步骤：将M_xO与S、Se和Te中至少一种的混合物或所述共成膜剂、M_xO与S、Se和Te中至少一种的混合物分散于水中得水溶液，然后将所述水溶液制备成膜，所述膜经干燥和煅烧后即得所述薄膜；其中，M为Cd、Zn、Ag或Pb，x为1或2。

上述制备方法可采用提拉法或旋涂法制膜。