[发明专利]一种Eu3+/Yb3+共掺杂硅酸盐微晶玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Eu3+/Yb3+共掺杂硅酸盐微晶玻璃及其制备方法和应用，该微晶玻璃掺有Eu3+/Yb3+，所含晶体为六方相Ba4La6O(SiO4)6。本发明微晶玻璃晶相组成简单、析晶易控，玻璃成玻能力好，合成所需原料易得，并且熔制时挥发量较氟化物少，对人体健康和环境危害小。该微晶玻璃能将Eu3+所吸收的高能短波光子（300~480 nm）转换成~1100 nm左右的低能光子，可用于提高硅基太阳能电池效率，作为下转换发光材料具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种稀土掺杂的光功能微晶玻璃材料，特别涉及一种Eu3+/Yb3+共掺杂硅酸盐微晶玻璃及其制备方法和该微晶玻璃作为下转换发光材料的应用。

背景技术

利用光生伏特效应将太阳能直接转换为电能具有清洁、安全、便利等优点，受到了全世界范围的高度重视。硅太阳能电池可靠性高、寿命长、能承受各种环境变化，因而在光伏市场中占据主导地位。然而，较低的光电转换效率一直是限制太阳能电池广泛应用的主要问题之一，以硅太阳能电池为例，理论上其光电转换效率最大值为29%，而实际转换效率仅为15%左右。限制硅太阳能电池转换效率的主要因素，归根结底是由于太阳入射光谱和电池光谱响应特性之间存在不匹配(B. M. van der Ende, L. Aarts, and A. Meijerink,Phys. Chem. Chem. Phys. 11(2009)11081)。为解决这一问题，近年来，研究人员把目光集中在研究和开发用于调制太阳光谱的高效转光材料上。针对波长位于300~500 nm范围内未被有效利用的这部分高能入射光子，人们提出了在硅太阳能电池的上表面构建下转换发光层的有效途径，意在将一个高能光子转换成两个或多个光谱响应性好的近红外光子(~1100nm) (B.S. Richards, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90(2006)2329; T. Trupke, M.A. Green, and P. Wurfel, J. Appl. Phys. 92(2002)1668)。目前，国内外报道的该类转光材料绝大多数为Re/Yb3+(Re = Tb3+, Tm3+, Pr3+, Ho3+, Ce3+等)掺杂的多晶粉末(相关文献如P. Vergeer, T. J. H. Vlugt, M. H. F. Kox, M. I. Den Hertog, J. P. J. M.Van der Eerden and A. Meijerink, Phys. Rev. B 71(2005)014119; Q. Y. Zhang, G.F. Yang and Z. H. Jiang, Appl. Phys. Lett. 91(2007)051903)，粉体对入射光造成的散射较为严重，透光率低，限制了实际应用。微晶玻璃是由特定组成的基质玻璃经严格控制地晶化过程制得的微纳晶体和玻璃相均匀分布的复相材料，在性能上集晶体和玻璃的优点于一体，具有优良的光学性能和耐候性，机械强度高，制备工艺简单，易于制备成块体，作为基质材料具有广阔的应用前景。相关的报道多集中在氟氧化物体系，Eu3+/Yb3+共掺的氧化物微晶玻璃材料的报道甚少。

发明内容