發(fā)光粉體SrAl_2O_4:Eu~(2+)，Dy~(3+)在太陽能電池上的應(yīng)用

【摘要】：本文采用化學(xué)共沉淀法與水熱處理相結(jié)合的方法制備了SrAl2O4:Eu2+, Dy3+發(fā)光粉體,將其作為下轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換成分,分別與基質(zhì)材料PVDF和PMMA復(fù)合制備了用于提高硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的下轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜,研究了薄膜厚度和發(fā)光粉體含量對(duì)薄膜透光性和光電性能的影響,采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在太陽能電池的表面涂覆下轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜并測(cè)量了其對(duì)太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的影響,具體研究?jī)?nèi)容與研究結(jié)果如下： (1)以元素物質(zhì)量比n(Sr):n(Al):n(Eu):n(Dy)=2:7:0.02:0.04進(jìn)行反應(yīng)溶液的配置,加入碳酸氫銨溶液后制備了SrAl2O4:Eu2+, Dy3+粉體前驅(qū)體,其經(jīng)200℃水熱處理及洗滌、過濾和干燥,并在弱還原氣氛中煅燒后得到尺寸為40-300nm的黃綠色球形SrAl2O4:Eu2+, Dy3+發(fā)光粉體,其激發(fā)光譜范圍為250-450nm,發(fā)射光譜峰位于510nm處,表明粉體具有下轉(zhuǎn)換發(fā)光的功能。 (2)將SrAl2O4:Eu2+, Dy3+分別與PVDF和PMMA的DMF溶液進(jìn)行充分混合后,采用流延方法制備了下轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜,測(cè)試粉體含量及薄膜厚度與薄膜透光率的關(guān)系發(fā)現(xiàn),薄膜透光率不僅與粉體含量有關(guān),而且還與膜厚有關(guān)。對(duì)于PVDF薄膜,當(dāng)粉體添加量為7wt%且膜厚為0.05mm時(shí),透光率為85%；對(duì)于PMMA薄膜,粉體添加量為10wt%且膜厚為0.1mm時(shí),透光率為92%。分別將兩種薄膜與硅太陽能電池表面簡(jiǎn)單疊加覆蓋后,測(cè)量表征電池電化學(xué)性能的J-V曲線,得到覆蓋PVDF薄膜的電池開路電壓為0.559V,比無覆膜的0.534V增加了4.7%,但是電池的光電轉(zhuǎn)化效率略有降低,覆蓋PMMA薄膜的電池開路電壓為0.594V,電池光電轉(zhuǎn)化效率提高了0.43%,研究表明,SrAl2O4:Eu2+, Dy3+/PMMA發(fā)光薄膜對(duì)提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率有利。 (3)采用絲網(wǎng)印刷方法,直接在硅電池表面涂覆厚度為10μm的SrAl2O4:Eu2+, Dy3+(10wt%)/PMMA薄膜,測(cè)得電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到8.96%,高出市售硅電池的7.96%。電池光電轉(zhuǎn)化效率的提高的原因在于,下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料提供給太陽能電池更多的可見光,這部分光是太陽能電池不能吸收的紫外光轉(zhuǎn)化而成的可見光部分,另外,改進(jìn)的涂膜工藝使得薄膜與太陽能電池結(jié)合更緊密,大大消除了材料接觸面的光轉(zhuǎn)換能量損失,也有利于光電轉(zhuǎn)換效率的提高。 【關(guān)鍵詞】：SrAl_2O_4 Eu~(2+) Dy~(3+) 下轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜材料 硅太陽能電池 光電轉(zhuǎn)化效率 絲網(wǎng)印刷
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-25
• 1.1 引言13
• 1.2 太陽能電池13-19
• 1.2.1 存在缺陷14-15
• 1.2.2 改進(jìn)技術(shù)15
• 1.2.3 光轉(zhuǎn)換材料在太陽能電池上的應(yīng)用15-16
• 1.2.4 下轉(zhuǎn)換材料16-19
• 1.3 發(fā)光粉體SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)19-21
• 1.3.1 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)發(fā)光原理19
• 1.3.2 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)特性19-20
• 1.3.3 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)應(yīng)用領(lǐng)域20-21
• 1.4 粉體的制備方法21-22
• 1.4.1 常規(guī)方法21-22
• 1.4.2 新型方法22
• 1.5 發(fā)光薄膜的制備22-24
• 1.5.1 聚合物的選擇22-23
• 1.5.2 薄膜的制備工藝23-24
• 1.6 本文研究目的和意義24-25
• 第二章 研究?jī)?nèi)容與研究方案25-33
• 2.1 研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)25
• 2.2 難點(diǎn)與解決方案25-26
• 2.2.1 研究難點(diǎn)25-26
• 2.2.2 難點(diǎn)的解決方案26
• 2.3 研究技術(shù)與方案26-30
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備26-27
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)流程27-30
• 2.4 測(cè)試方法與手段30-33
• 第三章 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)粉體制備及發(fā)光性能研究33-39
• 3.1 引言33
• 3.2 結(jié)果討論與分析33-37
• 3.2.1 攪拌條件33
• 3.2.2 洗滌條件33-35
• 3.2.3 煅燒條件35
• 3.2.4 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)光性能35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第四章 下轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜的制備與性能研究39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 PVDF基薄膜的結(jié)果分析與討論39-46
• 4.2.1 溶劑的影響39-41
• 4.2.2 薄膜厚度41-43
• 4.2.3 粉體含量43-44
• 4.2.4 薄膜的光轉(zhuǎn)換性能44-46
• 4.3 PMMA基薄膜的結(jié)果分析與討論46-56
• 4.3.1 溶劑的影響46-48
• 4.3.2 薄膜厚度48-51
• 4.3.3 粉體含量51-52
• 4.3.4 涂覆工藝52-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 致謝63-64
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-65
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介65-66
• 碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書66-67

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