一种稀土光转换荧光粉、稀土光转换荧光粉的制备方法、硅基太阳能电池、太阳能发电系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种稀土光转换荧光粉，该荧光粉的化学组成通式为(A1?xYbx)Ga2S4，其中，A为Ca、Sr、Ba中的一种或多种元素；x为摩尔数，且0.001≤x≤0.10。本发明还公开一种稀土光转换荧光粉的制备方法，包括如下步骤步骤101，以A的硫化物为A元素的原料，以Ga2S3为Ga元素的原料，以Yb2S3为Yb元素的原料，按照化学组成通式(A1?xYbx)Ga2S4，称取相应原料；步骤201，研磨混合均匀后，在保护气氛下，于800~1000℃烧结1~4小时；步骤301，冷却至室温后粉碎研磨，即制得样品。本发明的稀土光转换材料具有位于975 nm的较强的近红外发射，该发射恰与单晶硅的禁带宽度匹配，可有效提高硅太阳能电池的光电转换效率，是潜在的应用于硅基太阳能电池的光转换材料。
【专利说明】
一种稀土光转换荧光粉、稀土光转换荧光粉的制备方法、硅基太阳能电池、太阳能发电系统
技术领域
[0001]本发明涉及荧光粉技术领域，尤其涉及一种适用于硅基太阳能电池的稀土光转换焚光粉，以及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着能源需求的不断增加和环保呼声的日益提高，太阳能等可再生能源越来越受到人们的重视。太阳能具因其有清洁无污染、可再生等优点，被认为是替代传统化石能源的一种新型清洁能源。太阳能光电转换技术便是解决能源问题的主要候选方案之一。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，应用最广的一种太阳能电池，占据主要市场。
[0003]硅太阳能电池仅能将其带隙(Eg = 1.12 eV, λ ^ 1000 nm)附近的近红外光有效转化为电能，而入射太阳光谱能量主要分布在紫外-可见区。这种光谱间的不匹配严重限制了单晶硅太阳能电池光电转化效率的进一步提高。目前工业规模生产的硅太阳能电池的光电转换效率仅为15%左右。通过稀土光转换材料将太阳光谱中的紫外-可见光下转换为可被硅太阳能电池有效吸收的?1000 nm的近红外光是提高硅太阳能电池光电转换效率的一种有效途径。
[0004]目前研究较多的提高硅太阳能电池光电转换效率的稀土光转换材料主要利用的是Yb3+离子位于近1000 nm的近红外发射，该发射恰与单晶硅的禁带宽度匹配，为增强Yb3+离子在紫外-可见光区的吸收，通常引入Ce3+离子作为敏化剂，但因此不可避免存在Ce4+ -Yb2+的金属-金属间的电荷迀移带而导致的荧光猝灭，该问题亟待解决。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种适用于硅基太阳能电池的稀土光转换荧光粉及其制备方法，本发明的稀土光转换荧光粉，应用其宽而强的电荷迀移带吸收光波，可有效将250 nm?450 nm范围的紫外-可见光转化为与硅基太阳能电池匹配的近1000 nm的近红外光，是一种潜在的提高硅基太阳能电池效率的光转换材料。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种适用于硅基太阳能电池的稀土光转换荧光粉，该荧光粉的化学组成通式为(A1-xYbx)Ga2S4，其中，A为Ca、Sr、Ba中的一种或多种元素;X为摩尔数，且0.001彡X彡0.1O0
[0007]本发明还一种稀土光转换荧光粉的制备方法，包括如下步骤:
步骤101，以A的硫化物为A元素的原料，以Ga2S3为Ga元素的原料，以Yb2S3为Yb元素的原料，按照化学组成通式(AhYbx)Ga2S4，称取相应原料；
步骤201，研磨混合均匀后，在保护气氛下，于800?1000 °C烧结I?4小时；
步骤301，冷却至室温后粉碎研磨，即制得样品。
[0008]优选的，步骤201中所述的保护气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或多种。
[0009]优选的，步骤101中所述的A的硫化物为CaS、SrS、BaS中的一种或多种。
[0010]本发明还一种硅基太阳能电池，其采用如权利要求1所述的稀土光转换荧光粉。
[0011]本发明还一种太阳能发电系统，其采用如权利要求5所述的硅基太阳能电池。
[0012]优选的，所述娃基太阳能电池与一蓄电池电连接，所述娃基太阳能电池还通过逆变器与交流电用电设备电连接，所述蓄电池还直流电用电设备电连接。
[0013]本发明的稀土光转换荧光粉可有效吸收250nm - 450 nm的紫外-可见光，并发射出位于近1000 nm的较强的近红外光，是一种适用于硅太阳能电池的新型稀土光转换材料。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1、本发明的稀土光转换材料具有宽而强的电荷迀移带吸收，可有效吸收250 nm - 450nm范围的紫外-可见光。
[0015]2、本发明的稀土光转换材料具有位于975 nm的较强的近红外发射，该发射恰与单晶硅的禁带宽度匹配，可有效提高硅太阳能电池的光电转换效率，是潜在的应用于硅基太阳能电池的光转换材料。
[0016]3、本发明的稀土光转换荧光粉稳定性好，可靠性高，使用方便，
【附图说明】
图1为本发明一实施例中(CaQ.99YbQ.(n)Ga2S4稀土光转换材料的近红外激发和发射光
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[0017]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0018]实施例1-1:本发明提供一种适用于硅基太阳能电池的稀土光转换荧光粉，该荧光粉的化学组成通式为(A1IYbx)Ga2S^其中，A为Ca、Sr、Ba中的一种或多种元素;X为摩尔数，且0.001 彡 X 彡 0.1O0
[0019]实施例1-2:本发明还一种稀土光转换荧光粉的制备方法，包括如下步骤:步骤101，以A的硫化物为A元素的原料，以Ga2S3为Ga元素的原料，以Yb2S3为Yb元素的原料，按照化学组成通式(A^Ybx)Ga2S4,称取相应原料;步骤201，研磨混合均匀后，在保护气氛下，于800?1000 °C烧结I?4小时;步骤301，冷却至室温后粉碎研磨，即制得样品。
[0020]称量的时候可采用电子天平或者分析天平。研磨时可采用研磨机或者采用研钵手工研磨。在使用保护气氛时，在反应釜中进行烧结操作，保护气氛的气体分压保持恒定。粉碎操作可使用粉碎机进行。粉碎后的样品还可以过筛，使粉碎后的样品达到一定的目数。
[0021]实施例1-3:步骤201中所述的保护气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或多种。
[0022 ] 实施例1 -4:步骤1I中所述的A的硫化物为CaS、SrS、BaS中的一种或多种。
[0023]实施例2: (CatX999YbtL(X)1)Ga2S4稀土光转换材料的制备方法
称取硫化钙[CaS] 0.7207 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.0022 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氮气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氮气气氛下于800 0C烧结3小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0024]实施例3: (Sm999YbtL(X)1)Ga2S4稀土光转换材料的制备方法
称取硫化锶[SrS] 1.1957 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.0022 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氩气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氩气气氛下于900 °C烧结2.5小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0025]实施例4: (Catx99YbtLQ1)Ga2S4稀土光转换材料的制备方法
称取硫化钙[CaS] 0.7142 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.0221 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氮气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氮/氩混合气氛下于950 °C烧结2小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0026]实施例5: (CatooSr0.mYb0.0OGaA稀土光转换材料的制备方法
称取硫化钙[CaS] 0.5050 8，硫化锶[3巧]0.3471 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.0221 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氮气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氦气气氛下于800 °C烧结4小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0027]实施例6: (Ca0.MBaojYb0.KOGaA稀土光转换材料的制备方法
称取硫化钙[CaS] 0.3607 g，硫化钡[BaS] 0.6776 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.2211 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氮气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氩气气氛下于1000 °C烧结I小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0028]实施例7: (BaQ.95YbQ.Q5)Ga2S4稀土光转换材料的制备方法
称取硫化钡[BaS] 1.6092 g，硫化镓[Ga2S3] 2.3564 g，硫化镱[Yb2S3] 0.1106 g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，装入刚玉坩祸中，加热前先通入氮气(约10分钟)将石英管内的空气排净，在氮气气氛下于900 V烧结3小时，冷却至室温后粉碎研磨，最终得到样品。
[0029]实施例8:—种硅基太阳能电池
该娃基太阳能电池采用如实施例2至7任一项制备方法所制备的稀土光转换材料。该娃基太阳能电池转换效率较高。
[0030]实施例9:一种太阳能发电系统
本发明还一种太阳能发电系统，其采用如实施例8所述的硅基太阳能电池。
[0031 ]实施例9-1:
对实施例9进一步限定，所述娃基太阳能电池与一蓄电池电连接，所述娃基太阳能电池还通过逆变器与交流电用电设备电连接，所述蓄电池还直流电用电设备电连接。
[0032]综上所述，本发明公开了一种稀土光转换荧光粉及其制备方法。该荧光粉的基本化学组成通式为:(A1-xYbx)Ga2S4，其中A为Ca、Sr、Ba中的一种或多种元素；X为摩尔数，且
0.001 ^ X ^ 0.10，并公开了该荧光粉的制备方法。本发明公开的稀土光转换材料在250nm?450 nm范围内具有较强的吸收，其近红外发射主峰位于975 nm，具有紫外-可见光区宽带激发和较强近红外发射等优点，可作为潜在应用于硅基太阳能电池的光转换材料。
[0033]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种稀土光转换荧光粉，其特征在于: 该荧光粉的化学组成通式为(A1IYbx)Ga2S4,其中，A为Ca、Sr、Ba中的一种或多种元素;X为摩尔数，且0.0Ol ^ X ^ 0.1O02.—种稀土光转换荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤101，以A的硫化物为A元素的原料，以Ga2S3为Ga元素的原料，以Yb2S3为Yb元素的原料，按照化学组成通式(AhYbx)Ga2S4，称取相应原料； 步骤201，研磨混合均匀后，在保护气氛下，于800?1000 °C烧结I?4小时； 步骤301，冷却至室温后粉碎研磨，即制得样品。3.根据权利要求2所述的稀土光转换荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤201中所述的保护气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或多种。4.根据权利要求2或3所述的稀土光转换荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤101中所述的A的硫化物为CaS、SrS、BaS中的一种或多种。5.—种硅基太阳能电池，其特征在于，其采用如权利要求1所述的稀土光转换荧光粉。6.—种太阳能发电系统，其特征在于，其采用如权利要求5所述的硅基太阳能电池。
【文档编号】C09K11/84GK105885842SQ201610309953
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】张功国, 吴瑞立, 司崇殿, 刘国栋, 王宇光
【申请人】济宁赛德丽新材料有限公司