太阳能用稀土掺杂磷酸盐玻璃组成、结构、性能的研究

摘要

随着能源危机的不断加重,太阳能发电越来越受到人们的重视。但硅太阳能电池作为使用得最广泛的一种太阳能电池,其最高转化效率一直在20％左右。玻璃盖板作为太阳能电池的一个必要部件,其性能直接影响到硅太阳能电池的转化效率。磷酸盐玻璃具有声子能量低,稀土离子溶解度高,发光性能较好等优点。磷酸盐玻璃作为激光玻璃已经被广泛的利用到了各个领域。为了提高太阳能电池的转化效率,本文总结了现阶段硅太阳能电池以及磷酸盐玻璃的研究现状,研究了通过掺杂稀土离子下转换来提高光电转化效率,比较了掺杂不同组分稀土的磷酸盐玻璃,提出了研究太阳能用下转换稀土掺杂磷酸盐玻璃的必要性。
　　 本文研究了磷酸盐玻璃的基础组分,掺杂稀土,采用熔融法制备太阳能用下转换磷酸盐玻璃。研究了组分和工艺制度对热膨胀系数、化学稳定性、透过率、发光性能的影响;研究了玻璃的激发光谱和发射光谱的规律。通过以上的实验和理论分析可以得到如下结论:
　　 1.探讨了PAB玻璃的形成区,确定了PAB玻璃的形成范围。PAB三元玻璃的形成区域偏向P2O5和BaO一侧,玻璃组成中Al2O3的摩尔含量不能超过22.5%。
　　 2.以摩尔组成65P2O5-15Al2O3-20BaO为组分的PAB磷酸盐热膨胀系数、化学稳定性、透过率、发光性能最好。
　　 3.在PAB系统的玻璃中,Y3+、Sm3+、Nd3+因其外层电子结构的特点,不能起到转换光子以提高太阳能电池效率的作用。
　　 4.当Ce3+作为敏化剂与Tb3+双掺的时候,通过交叉弛豫的作用传递能量,可以使一个波长小于300nm的光子转化为两个波长(5Hi→5D4和5D4→7Fi)较长的光子,且当Ce3+含量为1%mol时,Tb3+/Cd3+比值越高,玻璃的下转化效率越高。