廖金生 苏振裕 周 单 柳少华 温和瑞

(江西理工大学冶金与化学工程学院，赣州 341000)

0 引 言

由于化石能源的不断减少，以及社会对能源的需求不断增加，近年来人们将目光投向清洁可持续发展的新能源。通过太阳能电池装置将太阳光转变为电能，使得利用绿色可再生能源成为可能[1-4]。然而，当前商用硅太阳能的能量转换效率仅有15%[1]，小于Shockley-Queisser效率30%的限制[5]，导致低的能量转换效率其中一个主要原因是吸收高能量的光子而产生载流子热化效应[6-7],为了减少这部分损失，一个被认为有前景的方法是通过高能量光子通过下转化来修饰太阳能光谱[6-9]。因此，量子效率超过1的荧光粉在固态照明/显示/光伏电池将发挥重要作用[10-13]。

自从在掺杂Pr3+离子的氟化物中存在深蓝色光的量子剪裁报道来，真空紫外激发荧光粉在等离子显示/无汞荧光灯领域的应用研究已受到广泛的关注[10-12,14-16]。近年来发现在 Ln3+-Yb3+(Ln=Tb，Eu，Tm，Pr)离子对存在通过下转换实现的量子剪裁，这将大大提高光伏电池的效率[17-26]。近红外量子剪裁(NIR-QC)是指一个高能的紫外或可见光子分裂成二个或者更多长波长光子，其发射波长在1 000 nm左右近红外光子能很好的与硅太阳能电池的能隙匹配。然而，这些Ln3+离子从宇称禁止的4f-4f跃迁产生低的吸收截面抑制它们吸收太阳辐射的很大一部分能量，这也限制NIR-QC材料的实际应用。尽管这些问题研究很重要，荧光粉中的NIR-QC效应还是很少有文献报道[27]。因此，NIR-QC的主要机制还不是很清楚。为了尽可能地利用太阳光谱中紫外的高能量区域，我们把 CaWO4∶Tb3+，Yb3+荧光粉作为提高光伏电池光响应的候选材料。……