[发明专利]一种高效镱掺杂的钼/钨酸盐光转换材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及硅基太阳能电池用稀土光转换材料领域，具体涉及一种可被紫外至可见光区的宽谱带激发和强近红外发射的高效镱掺杂的钼／钨酸盐光转换材料及其制备方法和用途。 

背景技术

随着社会和经济的发展，传统能源带来了严重的环境问题，而且也日渐不能满足长时间世界范围的能耗需求，因此新型清洁、能满足长期需求的新能源的开发及利用被提上日程。太阳能具有清洁环保、无污染、取之不尽用之不竭、可持续再生等优点，是替代传统能源的、最佳潜质的新型清洁能源，其研究和利用备受关注。对太阳能的研究发展最快，最具活力的研究是太阳能的光电转换及利用，而光电转换的实现依靠太阳能电池。 

太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。太阳能电池根据所用材料的不同可分为：硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、化合物半导体太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池目前发展最为成熟，其在市场应用中占据主导地位。 

硅太阳能电池吸收太阳能最有效的位置为其带隙(E=1.12eV，λ＝1100nm)附近，与太阳能光谱能量主要集中在可见光区存在严重的光谱能量失配，从而导致太阳能利用效率低，电池热效应严重，最终导致硅基太阳能电池光电转换效率低。通过将可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红外光的光谱调整是提高太阳能电池效率的一个有效途径。 

目前，为了改进太阳能电池在紫外至可见光区的吸收，研究较多的为三价稀土离子(如：Tb³⁺，pr³⁺，Er³⁺等)掺入光转换材料做敏化剂的硅基太阳能电池用稀土光转换材料。这些掺入敏化离子的稀土光转换材料虽然在紫外至可见光区有吸收，但其吸收均是线状的，且吸收强度比较弱，这对提高硅基太阳能电池的光电转换效率作用不明显。中国专利申请CN201010292983.2公开了一种可被紫外至可见光区的宽谱带激发和强近红外发射的碱土钼酸盐稀土光转换材料(Sr₁-_xBa_x)₂(Ca_1.05-2yYb_yLi_y)Mo_1-zO₆及其制备方法，但 是，该专利的紫外光吸收效率和近红外光性能都有待进一步提高。中国专利申请CN201310115198.3公开了一种在紫外光激发下实现近红外发光的钼酸盐材料及其制备和应用，属于固体发光材料领域。该材料的化学通式为R_2-2xYb_2xZr₃Mo₉O₃₆，其中，R为稀土离子Er³⁺、Eu³⁺、La³⁺、Y³⁺、Ce³⁺、Tm³⁺、pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Lu³⁺中的一种，x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x<1.0。该发明公开的材料能被200～450纳米的紫外光有效激发而发射900～1100纳米的近红外光，能解决太阳光与太阳能电池硅片之间的光谱失配问题，可作为硅基太阳能电池用稀土光转换材料。但该发明的镱掺杂的锆／钼酸盐稀土光转换材料成分较为复杂，成本昂贵。