量子剪裁下轉(zhuǎn)換發(fā)光的最新進展(精)_第1頁
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1、Schematic of upconversion and down conversion nano-Si a Si solar cell下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料被紫外光激發(fā)，發(fā)射出可見光。在光陰極一側(cè)，未被太陽電池完全吸收的光透過電池照射到上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料上，被紅外光的光激發(fā)，發(fā)射出可見光，經(jīng)過反射鏡的反射，與透射光一起入射進入太陽電池，使能量得到充分利用。在這個過程中，由于下轉(zhuǎn)換與上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料吸收紫外光和紅外光，降低了太陽電池的晶格熱振動、紫外損傷和工作溫度，對太陽電池的性能有積極影響。發(fā)射出可見光，使太陽電池吸收峰范圍內(nèi)光強增加，從而增加了短路電流，提高了太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。為了使下轉(zhuǎn)換與光致發(fā)光

2、的應(yīng)用能提高太陽能電池的效率，需要滿足下述條件：(1) 材料具有高的量子效率(2) 對于不適合進行下轉(zhuǎn)換的發(fā)光波段，要求有較低的吸收率。因為這部分光波應(yīng)該透過給太陽能電池。(3) 激發(fā)光的波長范圍應(yīng)處在 350m至 550m之間。 350m是太陽能電池工作的光譜能量上限，而 550IlIll是下轉(zhuǎn)換的出射光子能被太陽能電池吸收的能量底限。(4) 出射光的波長范圍應(yīng)在350 衄 1 100Im 之間。太陽光譜圖，兩條垂線分別代表單倍和雙倍的硅禁帶寬度代表的能量。網(wǎng)格區(qū)域代表光子的能量足以額外再產(chǎn)生一對電子空穴對，但是這部分能量卻以熱的形式損失。斜線區(qū)域的光子由于能量過低而無法被吸收利用量子剪裁，作為光譜剪裁的主要機理，成為了學(xué)術(shù)研究的熱點。而大部分的研究工作集中于Tb3+， Yb3+共摻的稀土離子體系，因為 Yb3+離子母 72_能級的發(fā)射正好處于多晶硅禁帶寬度之上，能夠有效的激發(fā)太陽能電池。Tb3+離子概 _7 磚能級躍遷對應(yīng)的能量正好為Yb3+離子節(jié) 72_能級躍遷的兩倍，因此可能發(fā)生協(xié)同能量傳遞從而實現(xiàn)量子剪裁。但是，目前大部分研究集中在熒光粉等晶體材料領(lǐng)域。晶體材料應(yīng)用于剪裁太陽光譜來提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率存在兩大問題：首先，晶體材料硬度高，強度大，不易于加工。然而，為了與太陽能電池的尺寸、形狀相匹配，設(shè)置于多晶硅面板前的量子剪裁材料應(yīng)該具備良

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