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稀土发光材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

许晓玉 , 王蒙 , 林琳 , 赵斌 , 何丹农

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.01.010

染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于工艺简单、价格便宜、转换效率高等优点而备受关注.其中起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到电池性能的重要部件.介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,综述了优化染料敏化太阳能电池结构的研究现状;重点阐述了稀土发光材料改性二氧化钛提高光电转换效率的研究进展;指出稀土发光材料改性二氧化钛光阳极是提高染料电池光电转换效率的有效途径,也是未来的主要发展方向.

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 稀土元素 , 掺杂 , 上转换发光 , 下转换发光

980nm激发下Y2O2S∶Ho3+,Yb3+纳米晶可见和红外发光特性研究

张楠 , 付姚 , 罗昔贤 , 邢明铭

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.12.016

采用共沉淀法,结合固-气硫化工艺制备出六角晶系结构的类球形 Y2 O2 S∶Ho3+,Yb3+纳米晶,平均粒径约40 nm。在980 nm LD 激发下,系统研究了纳米晶在450~1500 nm 宽波段范围内的发光特性。根据上转换(UCL)和下转换(DCL)测试结果, Y2 O2 S∶Ho3+,Yb3+纳米晶发射峰位于545,655和1180 nm,分别源于5F4/5S2→5I8、5F5→5I8和5I6→5I8辐射跃迁。Yb3+离子的掺杂可显著提高 Ho3+的上转换发光效率。由于纳米晶表面吸附产生的高能振动量子显著提高了5 F4/5 S2→5 F5和5 I6→5 I7多声子弛豫的发生几率,使得655 nm 红光发射很难得到抑制。随Yb3+浓度不断增大,Yb3+→Ho3+能量传递效率提高。这不仅可以增大5 F4/5 S2和5 I6能级的粒子布居数,使绿光和红外光发射增强,而且能在一定程度上抑制5 I6→5 I7多声子弛豫过程,间接削弱红光发射强度。但5 F5能级的另一布居途径(5 F4/5 S2→5 F5)使得Y2 O2 S∶Ho3+,Yb3+纳米晶的绿红光荧光分支比(IG/IR)值仅能达到3.75。当浓度高于6%(摩尔分数)时,(5F4/5S2,2F7/2)→(5I6,2F5/2)能量反传递过程导致绿光和红光发射大幅降低,而5 I6能级布居数的增大却增强了红外发射强度。上述变化导致IG/IR 增势减弱,红外/红光荧光分支比(IIR/IR)不断增大。

关键词: Y2O2S∶Ho3+ , Yb3+ , 纳米晶 , 上转换发光 , 下转换发光 , 跃迁机制

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