《通过稀土掺杂改善CsVO3荧光材料的近红外发光性能》11000字.doc

通过稀土掺杂改善CsVO3荧光材料的近红外发光性能

摘要

能源缺乏和环境污染破坏将会随着社会不断地发展而阻碍着社会的进步。太阳能作为可再生能源逐渐引起了人们广泛的关注。但是由于光谱失配，太阳能电池的光电转换效率并不理想。针对这一问题，通过稀土掺杂荧光材料的制备，提高太阳能电池光电转换效率。本文制备了CsVO3:Er3+体系的荧光材料，研究了该材料的近红外发光特性。具体研究内容如下：

1.采用溶胶凝胶法制备CsVO3:Er3+荧光材料，研究了该材料的近红外发光特性。测量并分析了CsVO3:Er3+样品的激发光谱和发射光谱，实现了524nm紫外光激发下Er3+近红外发光。

2.制备了CsVO3:Bi3+,Er3+荧光材料，研究了CsVO3:Bi3+,Er3+荧光材料近红外发光特性。实验结果发现在524nm紫外光激发下，Bi3+离子能够显著增强CsVO3:Er3+荧光材料近红外发光。研究了掺杂不同Bi3+浓度对CsVO3:Er3+荧光材料的近红外发光影响。分析了样品近红外发射显著增强的物理机制，其原因是Bi3+离子掺杂导致CsVO3:Er3+晶场畸变，提高Er3+离子4f-4f电偶极辐射跃迁几率。

本研究结果在提高太阳能电池光电转换效率方面有潜在应用。

关键词：近红外发光特性；稀土掺杂；晶场调节

目录

TOC\o1-2\h\u第一章绪论 1

1.1引言 1

1.2课题的研究背景及发展 1

1.3课题的研究意义 3

1.4荧光粉材料的制备方法 3

1.5本文的主要研究内容和创新之处 4

第二章制备CsVO3:Bi3+,Er3+荧光材料 5

2.1实验试剂与设备 5

2.2样品组分设计与制备 7

2.3表征与测试 7

第三章CsVO3:Er3+近红外发光特性 9

3.1CsVO3:Er3+的物相分析 9

3.2探究Er3+离子的最佳浓度 9

3.3本章小结 11

第四章Bi3+增强CsVO3:Er3+近红外发光 12

4.1CsVO3:Bi3+,Er3+的物相分析 12

4.2CsVO3:Bi3+,Er3+的发光特性 13

4.3Bi3+增强CsVO3:Er3+近红外发光物理机制分析。 14

4.4本章总结 16

第五章总结与展望 17

5.1总结 17

5.2展望 17

参考文献 18

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第一章绪论

1.1引言

当前，传统能源正面临衰竭并且带来了非常严重的环境污染，这必将成为全球经济发展的阻碍。以太阳能为代表的可再生清洁能源将会成为新型能源体系的主要研究发展方向。太阳能电池是当前最能够被人们合理有效利用太阳能的装置。这是由于(蒋丽丽,孙博文,2022)：一方面，太阳能不会产生一般矿物燃料燃烧的有毒有害气体和残渣，不会污染破坏环境，所以人们把太阳能称为“干净能源”。另一方面，太阳能具有使用方便、成本低廉以及可再生等优点REF_Ref1624\r\h[1]。

但是，在人们的生产生活中电池的光电转换效率并不高，仅达19.0%，远远低于31%的最大理论值REF_Ref2969\r\h[2]。其中使得电池光电转换效率较低的一个主要的原因是由于光谱错配(吴佳怡,魏云飞,2023)。由此可以判断在太阳光谱中，在晶硅/锗带隙宽度附近的光能量能够有效地被太阳能电池吸收利用。上述结论与本研究构建的理论架构紧密相符，这在一定程度上肯定了本研究方向的正确性和重要性。该理论架构为整个研究提供了稳固的基础，而结论与其的一致性不仅体现了研究方法的严密逻辑和严谨态度，也表明了研究预设在实际应用中的适用性。通过全面收集和深入分析相关数据，本研究在特定领域内提出了创新性的观点，为同行专家及实践者提供了有益的参考和思路。同时，结论的可靠性源于科学的研究设计和严格的研究操作流程，为后续研究提供了有益的参考依据。对于除了电池中的电子-空穴对以外，其余能量较高的紫外可见光子都会通过晶格热振动这一方式来消耗能量；对于能量较低的近红外光子而言，会因为透过损失导致无法被电池有效地吸收利用。在太阳光谱中这两部分消耗的能量大约占总能量的65%，从而降低了电池的光电转换效率REF_Ref3077\r\h[3]。所以，如何较合理地调配太阳光谱中的能量和提高电池光电转换效率已经成为大家关注的焦点(周博文,高志浩,2021)。

1.2课题的研究背景及发展

1.2.1钒酸盐发光材料

钒酸盐是一种对紫外线吸收能力较强的无机化合物，具有稳定性好、耐热性高、可见光透过率优良等特点。通过辐射跃迁的方式钒酸盐能够将吸