[发明专利]一种钨酸盐稀土光转换材料、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料、制备方法及其应用，特别涉及一种钨酸盐稀土光转换材料、制备方法及其应用，属于发光材料技术领域。

背景技术

在当代社会经济，大量耗用化石能源对生态环境的影响日益突出，能源问题逐渐成为制约国际社会经济发展的瓶颈，因此迫切需要开发和应用新能源与可再生能源。太阳能作为一种取之不尽用之不竭并且可再生的清洁能源，受到各界的广泛关注。其中，发展最为突出的是硅太阳能电池领域，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术。

晶体硅的禁带宽度约为1.12ev，相当于1100nm，硅太阳能电池对入射光的有效响应频谱范围为400～1100nm，只有处于该波段的入射光才对硅电池的光电转换有贡献，剩余的能量会被转化为热量而散失，因而无法将自然的太阳光能量完全吸收转换，造成极大的浪费。目前，市场上供应的晶体硅太阳能电池通过改善材料的处理工艺只能使电池的最高光转换率达到25%，因此为了进一步提高太阳光的利用率，仅靠改进工艺是远远不够的，可通过调整太阳能光谱，使可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红外光，从而有效改善太阳能电池效率。

利用下转换发光材料吸收紫外光发射近红外光，可以拓宽太阳能电池的光谱响应范围。目前，研究较多的硅基太阳能电池用稀土光转换材料主要采取掺入三价稀土离子（如：Tb³⁺，Pr³⁺，Er³⁺ 等)做敏化剂的方法来改进其在紫外至可见光区的吸收,如荷兰乌德勒支大学的A. Meijerink为代表的发光材料研究专家通过设计Tb³⁺-Yb³⁺、Pr³⁺-Yb³⁺ 和Tm³⁺-Yb³⁺ 等稀土离子产生量子裁剪发光（Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics, 2005, 71(1), 014119/1-014119/11），在近红外量子剪裁发光领域做出了许多开创性的工作；李开宇等人也成功制备了Pr³⁺、Yb³⁺共掺杂的YPO₄粉体，实现了在450nm光激发下的下转换近红外发光（发光学报, 2012年5月, 33卷, 第5期）。然而这些敏化离子虽然在紫外至可见区有吸收，但其吸收均是线状的，且吸收强度比较弱。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单，生产成本低，在250～450nm波长范围内具有强吸收，并发射出900～1100nm高强度的近红外光的钨酸盐稀土光转换材料、制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种钨酸盐稀土光转换材料，它的化学通式为M₅R_1-xYb_x(WO₄)₄，其中，R为稀土铒离子Er³⁺、铕离子Eu³⁺、镧离子La³⁺、钇离子Y³⁺、铈离子Ce³⁺、铥离子Tm³⁺、镨离子Pr³⁺、钕离子Nd³⁺、钐离子Sm³⁺、钆离子Gd³⁺、铽离子Tb³⁺、镝离子Dy³⁺、钬离子Ho³⁺、镥离子Lu³⁺中的一种；M为碱土金属离子钠离子Na⁺、锂离子Li⁺和钾离子K⁺中的一种；x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x<1.0；所述光转换材料在250～450nm的紫外光激发下，发射出900～1100nm的近红外光。 

本发明技术方案还提供一种制备如上所述的钨酸盐稀土光转换材料的方法,即采用高温固相法，具体包括如下步骤：