稀土掺杂的光谱转换材料及其应用

以LED红色荧光粉材料、近红外下转换材料和上转换生物荧光标记材料为主线,结合我们实验室近期具体的相关研究工作,对稀土掺杂的光谱转换材料及其潜在的应用前景进行了简要介绍.在LED红色荧光粉材料方面,以Eu3+掺杂的红色荧光材料为对象,研究通过基质或掺杂敏化剂到Eu3+的能量传递来提高材料在近紫外波段的激发效率,并且在Y2MoO6材料中通过基质的电荷迁移带到Eu3+的能量传递在395nm的近紫外激发条件下获得了2.3倍于商用LED荧光粉(Y2O2S:Eu3+)的发光强度.在近红外下转换材料方面,分别研究了通过从其他稀土离子到Yb3+的逐次能量传递和从基质到Yb3+的合作能量传递实现近红外下转换,主要介绍了两种典型材料中的能量传递机理,氟化物中Ho3+到Yb3+的逐次能量传递和YVO4中VO43-到Yb3+的合作能量传递.在上转换生物荧光标记材料方面,利用以油酸/十八烯为溶剂的湿化学法合成了单分散、粒径在20nm左右、具有核/壳结构和水溶性的球形NaYF4:Yb3+,Er3+(Tm3+)纳米粒子,并对其在不同环境中的稳定性和在细胞中的荧光成像性质做了研究,在此基础上还对下一步可能的深化研究进行了探讨.不断拓展的研究方向和层出不穷的研究结果表明稀土掺杂的光谱转换材料是新型功能材料的重要研究领域,目前和将来在生物和化学传感、节能环保和新能源等领域有着重要的应用或应用前景,需要深入研究.

太阳能电池光谱转换材料的研究进展

太阳光谱的能量低且高能量区域的光子响应较弱,导致单结太阳能电池的效率出现瓶颈,其中,光谱失配损失是限制太阳能电池效率的主要因素。采用光谱转换材料可将低响应波段的光子转换为高响应波段的光子,从而减少太阳能的光谱失配损失。光谱转换材料包括上转换(UC)、下转移(DS)、量子剪裁(QC)发光材料。在UC过程中,多个能量低于太阳能电池带隙的光子被转换为能量更高的光子;在DS过程中,一个高能量的光子被转换成一个能量较低的光子;在QC过程中,一个高能量光子被转换为多个能量较低的光子。这些经光谱转换的光子可被太阳能电池高效利用,从而提高其能量转换效率。因此,总结了不同种类太阳能电池的光谱适配条件,详述了UC、DS和QC发光材料的最新研究进展,并展望了利用光谱转换材料提高太阳能电池效率的未来发展方向。