专利名称：一种钼钨酸盐稀土光转换材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光转换材料领域，具体地说，涉及一种钼钨酸盐稀土光转换材料及其 制备方法。
背景技术：
当煤、石油、天然气等不可再生资源日益减少，能源问题逐渐成为制约国际社会经 济发展的瓶颈时，开发新能源已经成为当今世界的一项重要研究课题。在众多新能源中，太 阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源，不产生任何的环境污染，因 此太阳能的研究和利用备受关注。而发展最快，最具活力的研究领域是太阳能的光电利用， 即太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器 件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光 能变成电能，产生电流。太阳能电池根据所用材料的不同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，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。晶体硅的禁带宽度约是1. 12ev，相当于lOOOnm，而太阳能谱中能量主要集中在可 见光区，光谱的不匹配使得太阳光利用效率低，而电池热效应严重，这最终导致硅基太阳能 电池光电转换效率低。因此调整太阳能谱，使可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红 外光，是提高太阳能电池效率的一个有效途径。研究较多的硅基太阳能电池用稀土光转换材料主要利用的是Yb3+离子红外发射， 其发射位于IOOOnm处，与单晶硅的禁带宽度非常匹配，但是Yb3+离子在紫外至可见光区吸 收比较弱，或者几乎没有吸收。目前主要采取掺入三价稀土离子(如Tb3+，Pr3+，Er3+等)做 敏化剂来的方法来改进其在紫外至可见光区的吸收。这些敏化离子虽然在紫外至可见区有 吸收，但其吸收均是线状的，且吸收强度比较弱。而本发明的稀土光转换材料在利用Yb3+离 子发射的同时，改进其其在紫外至可见区的吸收，同时减弱硅基太阳能电池的热效应，是潜 在的提高硅基太阳能电池效率的材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种可被紫外至可见光有效激 发且具有强近红外发射的硅基太阳能电池用钼钨酸盐稀土光转换材料。本发明的另一个目的是提供上述钼钨酸盐稀土光转换材料的制备方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案本发明提供的钼钨酸盐稀土光转换材料，其化学组成表示式为 R2_xMOl_yWy06:Yb3+x，其中，R 为 Gd，La，Y 中的一种或多种；0. 01 χ ≤ 0. 7 ;0 ≤ y ≤ 1。上述硅基太阳能电池用钼钨酸盐稀土光转换材料的制备方法如下根据化学式组 成，称取Gd、La、Y、Mo、W或Yb元素的氧化物或相应的盐，充分混合均勻后，在空气或N2气 氛下1200 1400°C烧结2 6小时，冷却至室温后取出并充分研磨，即得到钼钨酸盐稀土光转换材料。本发明稀土光转换材料能够有效吸收250nm 450nm的近紫外光和蓝光，并有效 地发射峰值波长位于950nm IlOOnm的近红外光，是一种适用于硅基太阳能电池用的新型 稀土光转换材料。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的激发光谱非常宽，在紫外至可见光区(250nm 450nm)均具有强的吸收，可有效吸收太阳光能，同时减弱太阳能电池的热效应。2、本发明的稀土光转换材料具有强的近红外发射，发射主峰位于950nm llOOnm，其能量与硅的禁带宽度完美相匹配，是潜在的硅基太阳能电池用稀土光转换材料， 可提高硅基太阳能电池的光电转换效率。3、本发明的稀土光转换材料结构稳定、制备方法简单、易于操作。
图1为本发明GduMoO^Yb3+"稀土光转换材料的室温激发和发射光谱图；图2为本发明Lai.6Mo06:Yb3+a4稀土光转换材料的室温激发和发射光谱具体实施例方式实施例1 =Gd1. 3Mo06 Yb3+0.7稀土光转换材料的制备分别称取氧化钆(Gd2O3)O. 7776g，三氧化钼(MoO3) 0. 4750g，氧化镱 (Yb2O3)O- 4552g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1200°C灼烧6小时，冷却 至室温后取出并充分研磨即得到样品。该稀土光转换材料的室温激发和发射光谱见图1。实施例2 =Lbl6MoO6 :Yb3+0.4稀土光转换材料的制备分别称取氧化镧(La2O3)O. 8601g，三氧化钼(MoO3) 0. 4750g，氧化镱 (Yb2O3)O- 2601g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1400°C灼烧2小时，冷却 至室温后取出并充分研磨即得到样品。该稀土光转换材料的室温激发和发射光谱见图2。
实施例3 =Y1. ,MoO6 Yb3+0.3稀土光转换材料的制备分另Ij称取氧化钇(Y2O3)O. 6334g，三氧化钼(MoO3) 0. 4750g，氧化镱 (Yb2O3)O- 1951g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1300°C灼烧5小时，冷却 至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例4 =Gd1.4W06 :Yb3+0.6稀土光转换材料的制备分别称取氧化轧(Gd2O3)O. 8374g,三氧化钨(WO3) 0. 7651g，氧化镱 (Yb2O3)O- 3901g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1200°C灼烧6小时，冷却 至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例5 =La1.9W06 Yb\ ！稀土光转换材料的制备分别称取氧化镧(La2O3) 1.0214g，三氧化钨(WO3) 0. 7651g，氧化镱 (Yb2O3)O- 0650g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1300°C灼烧4小时，冷却 至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例6 =Yl8WO6: Yb\2稀土光转换材料的制备分别称取氧化钇(Y2O3)0. 6707g,三氧化钨(WO3) 0. 7651g，氧化镱(Yb2O3) 0. 1300g，
4将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1400°C灼烧2小时，冷却至室温后取出并 充分研磨即得到样品。实施例7 KOuW^CVYb3+。』稀土光转换材料的制备分别称取氧化钆(Gd2O3)O. 8374g，三氧化钼(MoO3)O. 2375g，三氧化钨 (WO3)O. 3825g，氧化镱(Yb2O3)O. 3901g,将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中 1300°C灼烧3小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例8 La1.95Mo0.9ff0.i06 Yb3V05稀土光转换材料的制备分别称取氧化镧(La2O3) 1. 0483g,三氧化钼(MoO3)O. 4275g，三氧化钨 (WO3)O. 0765g,氧化镱(Yb2O3)O. 0325g,将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中 1350°C灼烧4小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例9 =Y1. A1W0^O6IYb3Vοι稀土光转换材料的制备分别称取氧化钇(Y2O3)O. 7414g，三氧化钼(MoO3)O. 0475g,三氧化钨 (WO3)O. 6886g，氧化镱(Yb2O3)O. 0065g,将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中 1350°C灼烧4小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例10 =Gd1. 5Mo06 Yb3+0.5稀土光转换材料的制备分别称取氧化钆(Gd2O3)O. 8972g，三氧化钼(MoO3) 0. 4750g，氧化镱 (Yb2O3)O- 3251g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，装入小刚玉坩埚中，然后把小坩埚 放入刚玉舟中，然后把刚玉舟放入管式电炉中，加热前先通入高纯氮气将石英管内的空气 排净，最后N2气氛1350°C下灼烧3小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例11 =Gd1Latl. 3Mo06 Yb\ 7稀土光转换材料的制备分别称取氧化轧(Gd2O3) 0. 5981g，氧化镧(La2O3)O. 1613g，三氧化钼 (MoO3)O. 4750g，氧化镱(Yb2O3)O. 4552g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中 1200°C灼烧6小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例12 =Y1.5Gd0.3W06 Yb3+0.2稀土光转换材料的制备分别称取氧化钇(Y2O3)0. 5589g，氧化钆(Gd2O3) 0. 1794g，三氧化钨(WO3) 0. 7651g， 氧化镱(Yb2O3)O. 1300g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1400°C灼烧2小 时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。 实施例13 =La1.7Y0.2W06 Yb\工稀土光转换材料的制备分别称取氧化镧(La2O3) 0. 9139g，氧化钇(Y2O3) 0. 0745g,三氧化钨(WO3) 0. 7651g， 氧化镱(Yb2O3)O. 0650g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，在空气中1300°C灼烧4小 时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。
权利要求
一种钼钨酸盐稀土光转换材料，其特征在于其化学组成式为R2 xMo1 yWyO6:Yb3+x，其中，R为Gd，La，Y中的一种或多种；0.01≤x≤0.7；0≤y≤1。
2.权利要求1所述钼钨酸盐稀土光转换材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤 根据化学组成式，称取Gd、La、Y、Mo、W或Yb元素的氧化物或相应的盐，充分混合均勻后，在 空气或氮气气氛下1200 1400°C烧结2 6小时，冷却至室温后取出并充分研磨，即得到 钼钨酸盐稀土光转换材料。
全文摘要
本发明公开了一种钼钨酸盐稀土光转换材料及其制备方法。该光转换材料的组成通式为R2-xMo1-yWyO6:Yb3+x。该荧光粉的制备方法为按通式比例准确称量原料，将上述组成通式中的元素的氧化物或相应的盐类，混合研磨均匀后，在空气气氛下1200～1400℃烧结2～6小时，冷却至室温后取出并充分研磨，即得到钼钨酸盐稀土光转换材料。本发明公开的光转换材料在250～450nm波长范围内具有强吸收，其发射主峰位于950～1100nm，具有紫外至可见光区宽谱带激发和强近红外发射等优点，可作为硅基太阳能电池用光转换材料。
文档编号C09K11/78GK101974328SQ20101029222
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者殷正凯, 王静, 苏锵, 陈岩 申请人:中山大学