一种用于太阳能电池的氟氧化物及其制备方法与流程

1.本发明提供一种用于太阳能电池的氟氧化物及其制备方法，属太阳能电池材料制备应用技术领域。


背景技术：

2.近年来，由于太阳能硅电池的效率有限，太阳能电池(sc)增强领域引起了广泛的关注。不被sc吸收的低能量光子抑制了电子
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空穴对的产生，这就是所谓的亚带隙透明度。另一方面，被吸收的光子的能量远高于sc的带隙（eg），导致带隙以上的光子通过发热而损失能量，这就是所谓的热化损失。因此，太阳能的大部分损失是由于热化过程造成的。这可以通过使用合适的发光转换器将吸收的高能光子（如紫外线（uv）或蓝光）转换为两个低能光子来减少，这被称为量子切割（qc）或向下转换（dc）。
3.dc过程可以通过光子级联发射(pce)过程与一对镧系(ln
3+
)离子之间的能量转移发生。pr
3+
在不同氟化物宿主中的发光，包括yf3、kmgf3、luf3、bamgf4和prf3，显示了在200nm以下激发下拥有1.2～1.6之间的内部理论量子效率。尽管单个pr
3+
离子具有很高的量子效率，但它不能用作太阳能电池的增强，因为光子级联的第一波长位于400nm左右，这在紫外光谱区，距离可响应波段非常远。


技术实现要素：

4.1.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于太阳能电池的氟氧化物及其制备方法。其化学式为yof: 0.3%pr
3+
, x%ho
3+
，其中1.5≤x≤2，采用热解法制备，制备的氟氧化物在225nm、250nm激发时，在971nm的红外处具有发射，在硅太阳能电池的有效响应范围内。本发明提供的制备方法工艺简单，产品性能稳定，适合工业化生产。
5.2.本发明的技术方案如下：按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以200~300rpm的速率搅拌10~30min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为0.5~3mol/l的溶液，然后将温度升至70~80℃，继续搅拌20~30min。然后将溶液置于400~600℃下加热1~3h，得到粉末。将粉末在700~900℃下煅烧1~3h，得到所述氟氧化物。
6.有益效果1.本发明制备的氟氧化物在225nm、250nm激发时，在971nm的红外处具有发射，在硅太阳能电池的有效响应范围内。
7.2.本发明提供的方法在制备氟氧化物的过程中，选用高纯的原料粉体，并严格控制杂质的引入，非常适合用于该材料的制备。
8.3.本发明提供的氟氧化物的制备方法，产量和产率高，制备过程简单，对制备时间安排要求不苛刻，可有效提高产量和降低生产成本，非常适合工业化生产。
附图说明
9.图1实施例9制备粉体的xrd图谱；图2实施例制备的粉体在225nm、250nm激发下的发光光谱图。
具体实施方式
10.下面结合具体实例对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
11.实施例1：yof: 0.3%pr
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨加入蒸馏水中并以300rpm的速率搅拌10min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为3mol/l的溶液，然后将温度升至70℃，继续搅拌30min。然后将溶液置于400℃下加热3h，得到粉末。将粉末在700℃下煅烧3h，得到所述氟氧化物。
12.实施例2：yof: 0.3%pr
3+
, 1%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以300rpm的速率搅拌10min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为3mol/l的溶液，然后将温度升至70℃，继续搅拌30min。然后将溶液置于400℃下加热3h，得到粉末。将粉末在700℃下煅烧3h，得到所述氟氧化物。
13.实施例3：yof: 0.3%pr
3+
, 1.5%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以200rpm的速率搅拌30min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为0.5mol/l的溶液，然后将温度升至80℃，继续搅拌20min。然后将溶液置于600℃下加热1h，得到粉末。将粉末在900℃下煅烧1h，得到所述氟氧化物。
14.实施例4：yof: 0.3%pr
3+
, 2%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以280rpm的速率搅拌20min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为2mol/l的溶液，然后将温度升至74℃，继续搅拌25min。然后将溶液置于500℃下加热2h，得到粉末。将粉末在800℃下煅烧2h，得到所述氟氧化物。
15.实施例5：yof: 0.3%pr
3+
, 2.5%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以300rpm的速率搅拌10min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为3mol/l的溶液，然后将温度升至70℃，继续搅拌30min。然后将溶液置于400℃下加热3h，得到粉末。将粉末在700℃下煅烧3h，得到所述氟氧化物。
16.实施例6：yof: 0.3%pr
3+
, 3%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以200rpm的速率搅拌30min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为0.5mol/l的溶液，然后将温度升至80℃，继续搅拌20min。然后将溶液置于600℃下加热1h，得到粉末。将粉末在900℃下煅烧1h，得到所述氟氧化物。
17.实施例7：yof: 0.3%pr
3+
, 4%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原
料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以300rpm的速率搅拌10min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为3mol/l的溶液，然后将温度升至70℃，继续搅拌30min。然后将溶液置于400℃下加热3h，得到粉末。将粉末在700℃下煅烧3h，得到所述氟氧化物。
18.实施例8：yof: 0.3%pr
3+
, 5%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以200rpm的速率搅拌30min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为0.5mol/l的溶液，然后将温度升至80℃，继续搅拌20min。然后将溶液置于600℃下加热1h，得到粉末。将粉末在900℃下煅烧1h，得到所述氟氧化物。
19.实施例9：yof: 0.3%pr
3+
, 6%ho
3+
按照化学计量比称量纯度大于99.9%的氧化钇、氧化镨、氧化钬和三氟乙酸作为原料。在室温下将氧化钇、氧化镨、氧化钬加入蒸馏水中并以280rpm的速率搅拌20min，随后加入三氟乙酸，配制金属离子浓度为2mol/l的溶液，然后将温度升至74℃，继续搅拌25min。然后将溶液置于500℃下加热2h，得到粉末。将粉末在800℃下煅烧2h，得到所述氟氧化物。
20.以实施例9为例，由图1中的xrd图谱可以看出，与yof（yof host）的xrd图像以及yof的标准pdf卡片(yof 71
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2100)比较无杂峰，说明通过本发明提供的方法成功合成了纯相的yof: pr
3+
, ho
3+
粉体。根据图2粉体在250nm激发下的发光光谱图，当ho离子的浓度为0（实施例1）时，几乎在971nm的红外波段没有发射，在本发明限定的掺杂浓度范围内（实施例3、4），在225nm、250nm激发时，在971nm处具有发射，相比于其他的ho
3+
掺杂浓度，从图2中可以看出其发射强度更高，当掺杂浓度小于1.5时（实施例2），发射强度随着掺杂浓度的升高而升高，在本发明限定的浓度范围内达到最高；当掺杂浓度大于2时，随着掺杂浓度升高（实施例5~9），发射强度降低且降低幅度大，本发明提供的yof: pr
3+
, ho
3+
粉体在硅太阳能电池的有效响应范围内，发射强度高，非常适合用于太阳能硅电池中。
21.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。