设有上转换荧光材料膜层的高效太阳能薄膜电池及其膜层制备方法

摘要

本发明采用液相共沉淀方法和热反应方法，制备了上转换荧光粉末，并用悬浮液镀膜方法或金属有机物化学气相沉积来沉积上转换荧光材料薄膜；通过调整稀土元素如Yb，Er，Tm等的掺杂量，使上转换荧光材料能吸收800nm到2000nm波长的近红外光并发出可见光，也可吸收200nm到350nm波长的紫外光并发出可见光把这种上转换荧光材料薄膜用于硅基薄膜太阳能电池中，增大了硅基薄膜太阳能电池的能谱吸收范围。由于硅基薄膜太阳能电池在可见光范围内有最大的光电转换效率。因此，应用上述上转换荧光材料能够提高和改善硅基薄膜太阳能电池的光电转化效率和稳定性。

主权项

一种制备上转换荧光材料Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm薄膜的方法，其特征是，该方法为：采用以下液相共沉淀方法或高温热反应方法制备Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm粉末：液相共沉淀法制备Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm粉末包括以下步骤：(1)在容器中，将稀土三氟酸盐Yb(CF3COO)3、Er(CF3COO)3、Tm(CF3COO)3和Na(CF3COO)、Y(CF3COO)3按Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm分子式的摩尔比配制并溶入油酸和1‑十八(碳)烯为重量比1∶1的溶剂中，控制溶液的重量比浓度为2％‑10％；(2)容器抽真空以后，充入氩气做为保护性气氛，并以每分钟升高10℃‑50℃的升温速度将容器内溶液加热至300℃‑330℃，保温1小时‑2小时，进行反应；(3)将反应溶液冷却到室温，并倒入正己烷溶剂中搅拌，反应溶液与正己烷溶剂的配比为1∶10，再离心分离，得Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的结晶粉末；(4)将Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的结晶粉末用四氢呋喃或丁基醚洗三次，再离心分离，并在110℃‑130℃下烘干，烘干时间100分钟‑140分钟；(5)将烘干的结晶粉末用高温热处理和激光结晶的方法进一步增大Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的结晶尺寸，使结晶晶粒尺寸达2‑10μm.高温热反应方法制备Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm粉末为：用NaF，Y2O3，Yb2O3，Er2O3，Tm2O3和NH4F为原料，按照Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的摩尔配比，在密封的石英玻璃管中加热到900℃‑1000℃，保持该温度1小时‑2小时，使反应充分进行而形成Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的结晶粉末；制备Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm薄膜的步骤是：(1)把用上述方法制得的Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm粉末倒入甲醇或二甲苯或2‑乙基己酸或它们的混合液中，形成2‑10％悬浮液；(2)用所述悬浮液制备Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm的薄膜；采用悬浮液镀膜方法沉积Na(Y1.5Na0.5)F6:Yb，Er，Tm上转换荧光材料薄膜；(3)将制得的薄膜烘干，并在380℃‑420℃及氢气氛中热处理1分钟‑10分钟以形成5‑30μm致密的薄膜。