基于金属配合物的下转换材料及其光伏应用研究进展

太阳能光伏作为一种把太阳光转换成电能的绿色可再生能源倍受青睐。通过下转换材料将太阳光谱中的紫外光转换为可见光后被太阳能电池更高效地利用,是提高电池光电转换效率的一条可行性途径,引起了科学界的广泛关注。本文将综述用于太阳能电池的下转换材料研究成果,重点介绍基于发光金属配合物的下转换材料及其光伏应用研究进展;同时展望基于太阳能电池用下转换材料开发的发展机遇,以及亟需解决的问题和途径。

Ni_2O_3/CuO/Sb_2O_3:SnO_2下转换材料光谱特性试验研究

以氧化锡为主要材料,掺杂过渡元素氧化物,采用高温烧结法制备了在1.06μm处具有激光吸收性能的下转换粉体材料。对材料的1.06μm激光吸收性能、晶相结构、表面形貌以及光谱下转换位移进行了表征。最后,将合成材料制备成涂料样品,测试1.06μm激光吸收性能。结果表明,该材料对1.06μm激光具有较高的吸收性能。

下转换发光材料对钙钛矿本征性能的影响研究

利用太阳光的近红外和紫外部分实现全光谱响应无疑已成为提高钙钛矿太阳能电池功率转换效率的重要焦点。通过引入光致发光转换层将近红外或紫外光转换为可见光被钙钛矿光活性层利用,已被认为是一种非常有前景的途径。将两种经典的下转换发光材料(红粉和黄粉)引入钙钛矿本征层,采用一步旋涂法制备钙钛矿薄膜。利用缺陷评定高级显微系统、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收及荧光光谱分别探究了下转换发光材料对钙钛矿薄膜表面粗糙度、形貌、结构及光谱性能的影响。结果表明:下转换发光材料能够优化钙钛矿薄膜表面粗糙度、形貌,并未改变钙钛矿结构。紫外可见分光光度计和荧光光谱仪的结果证实了下转换发光材料确实能够拓宽钙钛矿薄膜的光谱响应范围,使整个吸收光谱范围向短波长方向移动,为有效利用全光谱提供了新思路。

层状下转换材料KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)的制备和发光性质研究

利用高温固相反应法,制备了具有层状钙钛矿结构的下转换材料KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收(UV-Vis)和荧光分光光度计分别对产物的晶体结构、微观形貌和光致发光(PL)性质进行了检测。XRD结果表明,产物KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)属正交晶系的钙钛矿结构晶体,产物中有EuNbO4的杂相存在。煅烧温度和时间分别为1 150℃、12h是合成KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)的适宜条件。PL谱显示,在363nm波长激发下,KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)有波长为578nm,592和614nm 3个发光峰。KLa_(0.90)Nb_2O_7:Eu^(3+)因层状结构在制备薄膜器件时具有优势,有望在光伏器件尤其是Si基太阳能电池中增加光电转换效率并且延长器件使用寿命。

高透光封装胶膜技术综述

封装材料的透光率直接影响到电池组件的发电效率。从降低光学损失、提高太阳光利用率的观点出发,综述和评论了高透光乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物封装胶膜改性的研究方法并对各种改性方法进行风险评估,为太阳能组件提高转换效率、降低成本提供解决方案。

阳离子铱(Ⅲ)配合物掺杂的SiO_2微粉的制备及在发光二极管中的应用

将硅酸乙酯水解得Si O2溶胶,陈化1 d后掺入15.0wt%阳离子铱(Ⅲ)配合物[Ir(ppy)2(o-phen)][PF6](ppy:2-苯基吡啶;o-phen:1-乙基-2-(4-(5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基)-苯基)-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲啰啉),45℃恒温3 d后室温放置10 d得干凝胶,再经研磨和150℃干燥8 h制得黄色发光微粉。将所得的发光微粉按6.0、9.0、12.0、15.0、18.0和21.0wt%掺入到环氧树脂中,作为下转换发光材料涂敷在395 nm发射的In Ga N芯片上制备成LED器件。掺入12wt%Si O2微粉的LED发光性能最佳,在40.0 m A正向电流和5 V反向电压下,该LED达到最大发光效率51.9 lm/W,CIE色坐标为(0.42,0.42)。

含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

以2-萘基吡啶(npy)为主配体,N,N-二苯基-4-[4-苯基-5-(吡啶-2-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基]苯胺(DPPTA)为辅助配体,合成了含有三苯胺-三唑双极性结构单元的橙红光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(npy)2Ir(DPPTA)]PF6.该配合物的热分解温度高达345℃,从20℃升温到100℃时,相对发光强度衰减28.0%,发光颜色稳定.其所含的双极性结构单元使其能有效地吸收GaN芯片的蓝光(λem,max=455 nm),进而可被蓝光高效激发.以GaN蓝光芯片作为激发光源,[(npy)2Ir(DPPTA)]PF6为下转换发光材料,可以制得橙红光LEDs;进一步与黄光材料Y3Al5O12∶Ce3+(YAG:Ce3+)联用,可以制得高效的中性白光和暖白光LEDs.

稀土发光材料Eu（2mCND）4CTAC及薄膜的耐老化性能研究

下转换发光材料稀土铕配合物Eu（2mCND）4CTAC可以有效的将紫外光转换为可见光,将稀土发光材料和有机薄膜载体结合并负载于电池表面后,晶硅太阳能电池的光电转换效率得到了显著提高。光转换薄膜在户外使用时存在着一定的老化现象,这不仅严重影响到光转换薄膜的使用寿命,甚至可能对晶硅电池产生负面效应而造成巨大的经济损失。研究了将Eu^3＋配合物与PMMA薄膜载体相结合后制备了五种浓度的光转换薄膜,并对光转换材料和光转换薄膜进行了紫外箱加速老化和户外老化实验。实验表明,稀土发光材料的老化性能优良,在5000小时加速老化或1.5年的户外老化后量子产率不变;Eu^3＋配合物浓度为1%的薄膜老化性能最好,初始量子产率最高且在老化一段时间后量子产率趋于稳定;光转换薄膜的室内加速老化和户外老化存在一定的时间对应关系。本次研究系统评价了光转换材料和薄膜的老化性能,对预测光转换薄膜的使用寿命具有一定的指导意义。