[发明专利]一种宽带紫外-可见光激发的近红外荧光发射材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，特别涉及种宽带紫外-可见光激发的近红外荧光发射材料及其制备方法和该材料在硅太阳能电池增效中的应用。

背景技术

太阳能电池是一种重要的可再生资源，绿色、环保，可实现零污染排放，有着广阔的应用前景，在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供体的主体。但目前来说，相对于火力发电、水力发电等传统发电形式而言，太阳能电池发电成本高很多，所以电价居高不下，这严重阻碍了太阳能电池的大规模并网发电。要解决电池发电成本问题，提高太阳能电池发电效率是最重要的途径之一。

目前大部分的商品太阳电池为晶硅太阳能电池，商业化的电池效率是15%～17%,理论上限为30%。有报道显示，通过近红外光转换材料进行的光转换，太阳能电池的理论上限可以从30%提高到38.6%。近年来，关于近红外光转换材料的研究成为学者的研究热点，但合成的近红外转化材料的可转换光的窗口较窄，比如，传统的近红外发光荧光粉YVO₄:Yb³⁺，尽管其红外发光强度高，但其激发光波长只覆盖了太阳光分布较少的紫外光区(250～350nm),又如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺,Yb³⁺，其激发波长范围为400～500nm，只覆盖了太阳光可见光区的小部分。这些现有的近红外光转换材料存在的局限性，导致其不能较高的利用太阳光，限制了太阳能电池效率的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽带紫外-可见光激发的近红外发射荧光材料，该荧光材料的激发波长为350-650nm，其近红外发光强度高，而且该荧光材料安全无毒、化学稳定好、易于长期保存、荧光性能稳定。

本发明的另一个目的是提供一种超宽带紫外-可见光激发的近红外发射荧光材料的制备方法，该方法工艺简单易操作、原料价廉易得、绿色环保，适合工业化生产。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种宽带紫外-可见光激发的近红外荧光发射材料，其特征在于：该荧光发射材料的化学式为Y_1-y-zM_zAl_3-x(BO₃)₄:Cr³⁺_x,Yb³⁺_y，其中M为Bi³⁺和La³⁺中的一种或两种，0<x≤0.2,0<y≤0.2,0≤z≤0.2。

所述Bi³⁺和La³⁺的混合比例为任意比例。

一种上述宽带紫外-可见光激发的近红外荧光发射材料的制备方法，其步骤包括：将Y³⁺、Al³⁺、Bi³⁺、La³⁺、Yb³⁺的氧化物及H₃BO₃和Cr盐按照化学式Y_1-y-zM_zAl_3-x(BO₃)₄:Cr³⁺_x,Yb³⁺_y的各元素的组成比进行混合，在混合物中加入无水乙醇并研磨、烘干；将烘干后的混合粉末升温至1000℃-1400℃，烧结3-8小时。

所述混合物与无水乙醇的重量比为1-3:1。优选的，所述混合物与无水乙醇的重量比为2:1。

所述混合粉末的升温速度为1-4℃/分钟。优选的，该混合粉末的升温速度为2℃/分钟。

所述烘干温度为60℃-100℃。优选的，烘干温度为80℃。

所述Cr盐为可溶性Cr盐。优选的，所述Cr盐为Cr(NO₃)₃·9H₂O。

上述宽带紫外-可见光激发的近红外荧光发射材料在硅太阳能电池增效中的应用。