[发明专利]太阳能电池下转换材料铕掺杂钒酸钇纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铕掺杂的钒酸钇（YVO₄:Eu³⁺）纳米粉体的制备方法，该YVO₄:Eu³⁺纳米粉体用作太阳能电池下转换材料。

背景技术

太阳能作为一种可以解决化石燃料枯竭和地球环境问题的绿色能源越来越受到世界的关注。目前广泛使用的硅基太阳能电池的实际光电转换效率约为15%。如何充分、合理的利用太阳光，并且提高硅基太阳能电池的光电转换效率称为当前广泛关注的问题之一。而硅太阳能电池对不同波段光波的光谱响应是不同的，最大光谱响应在1000nm左右，而对于300-500nm的短波长的太阳光光谱响应很弱，因此如果能把短波长的光转换为可见波段的光，硅太阳能电池的光电转换效率就会得到提升。

钒酸钇（YVO₄）是一种非常著名的材料，其化学稳定性，热稳定性都很好，且不易潮解，同时，钒酸钇基质在紫外区有较强的吸收并能将能量很有效的传递给掺杂的激活离子，进而发出激活离子的特征光谱，可用于制备较好的太阳能电池下转换材料。而YVO₄又是激活剂离子铕离子（Eu³⁺）性能优良的基质材料，能将吸收的紫外能量有效的传递给Eu³⁺离子，使Eu³⁺发生跃迁，使其发出红光（619nm），且量子效率高达70%。

目前YVO₄:Eu³⁺纳米粉体的制备方法主要有溶胶-凝胶法、高温烧结法、化学共沉淀法、气相反应法、微乳液法、水热法和微波法等。溶胶-凝胶法的基本原理是将金属醇盐或无机盐在某种溶剂中经水解反应形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、煅烧去除有机成分，最后得到无机材料。此法因工艺简单，设备需求简单而得到广泛应用。该方法的主要优点有：（1）各组分混合均匀性好，反应温度低，节省能源，同时纯度高；（2）起始反应物活性高，合成出的发光体发光效率高；（3）降低了能量在传递过程中向猝灭中心的传递几率，从而提高样品的猝灭浓度和发光强度，从而使下转换效率较高。

传统溶胶-凝胶法制备YVO₄:Eu³⁺纳米粉体过程中，溶胶的酸碱度难以控制，导致制备所制备的粉体颗粒大小不均匀。

发明内容

因此，为克服上述缺点，本发明提供一种铕掺杂的钒酸钇（YVO₄:Eu³⁺）纳米粉体的制备方法。

一种太阳能电池下转换材料YVO₄:Eu³⁺纳米粉体的制备方法，其包括以下步骤：秤取摩尔比为1:1的三氧化二钇（Y₂O₃）和三氧化二铕（Eu₂O₃），混合后加入至硝酸中，使Y₂O₃和Eu₂O₃溶解后得到澄清的溶液，该澄清溶液中的金属离子为钇离子和铕离子；向所述澄清的溶液中加入偏钒酸铵（NH₄VO₃），偏钒酸铵与金属离子的摩尔比为1:1；加入柠檬酸溶液，柠檬酸溶液的浓度为1.4～1.6摩尔/升，使柠檬酸与金属离子的摩尔比为2:1；量取定量的氨水，将该定量的氨水缓慢加入之含有柠檬酸的溶液中；加入一定量的分散剂，陈化一段时间得到溶胶；以及，将凝胶加热得到干凝胶，研磨干凝胶后得到YVO₄:Eu³⁺纳米粉体。

相对于现有技术，本发明所提供的YVO₄:Eu³⁺纳米粉体的制备方法中，通过加入浓度为1.4～1.6摩尔/升的柠檬酸溶液，控制柠檬酸溶液中水的含量，可以获得粒度均匀的YVO₄:Eu³⁺纳米粉体。同时，通过直接加入定量的氨水调节PH值，无需反复测量溶液的PH值，使整个制备过程操作简单。

附图说明

图1为直接加入柠檬酸颗粒制备出的YVO₄:Eu³⁺纳米粉体扫描电镜照片。

图2为本发明提供的YVO₄:Eu³⁺纳米粉体制备方法所制备出的YVO₄:Eu³⁺纳米粉体的扫描电镜照片。