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1、浙江大學碩士學位論文稀土摻雜透明微晶玻璃的紅外量子剪裁摘要太陽能電池面臨的最緊要問題就是提高光電轉換效率。硅材料太陽能電池是吸收單個光子產(chǎn)生單個電子空穴對的器件，因而太陽光譜中紫外和部分可見光子的能量未被充分利用。量子剪裁效應可以將一個高能光子轉換為兩個或多個低能光子，因而有望將太陽能電池的效率極限提高到37％。目前關于量子剪裁的研究主要集中于氟化物等晶體為基質(zhì)的稀土離子摻雜體系。但是，晶體材料的硬度高，強度大，不便加工，它復雜的制備工藝也限制其在太陽能電池方向的應用前景。稀土摻雜的氟氧化物微晶玻璃是良好的光學材料，在紫外、可見和近紅外范圍具備良好的光透過
2、特性。而且，微晶玻璃制各方便，成型簡單，生產(chǎn)成本低。但是，目前關于微晶玻璃中量子剪裁效應的研究鮮有報道。本文研究了稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃中的近紅外量子剪裁效應。以60Si02．20B心2．20ZIlF2組分的氟氧化物玻璃為基質(zhì)，選擇合適的熱處理工藝使其析出BaF2微晶。同時，選擇RE3+離子(Tb”，Pr3+和Tm3+)與Yb3+離子共摻。Tb3+離子h一7磚能級躍遷，P，離子的玨乜躍遷以及Tm3+離子的訕7G躍遷對應的能量均為Yb3+離子2F5彪一2F7／2躍遷能量的兩倍。因此，通過固定波長激發(fā)，使施主離子躍遷到激發(fā)能級，隨后施主RE3+離子向受主Yb
3、3+離子進行協(xié)同能量傳遞，Yb3+離子緊接著從2F5／2能級躍遷到基態(tài)能級2F7彪，這樣可以有效地實現(xiàn)近紅外量子剪裁。通過改變Yb”離子濃度，熱處理溫度和保溫時間，研究三個變量對協(xié)同傳能過程和量子剪裁效率的影響。通過熒光光譜、熒光衰減曲線等手段證明稀土摻雜氟氧化物微晶玻璃中存在有效的量子剪裁效應，并且計算了三個體系不同條件下的總量子效率。我們發(fā)現(xiàn)，Ⅵ)3+離子濃度的增加能顯著加快協(xié)同能量傳遞的過程。例如，在Tb”、Yb3+離子共摻的體系中，隨著Yb”離子濃度的升高，n3+離子(施主離子)在542IllIl發(fā)射光子的熒光壽命不斷縮短，相應的能量傳遞效率隨之提
4、高，總量子效率由111％提高到145％。在P，、Yb”離子共摻體系中，當Yb”離子濃度從1％提高到16％時，總量子效率15l％升高到191％。而在Tm3+、Yb”離子共摻體系中，總量子效率也由101．6％提高到135．4％。熱處理條件在改變BaF2晶體晶化行為的同時也影響RE”，Yb3+離子間的量子剪裁效應。我們認為，當熱處理條件強化，晶體的尺寸增大，晶化程度升高，同時，更多的稀土離子進入微晶并在晶體中富集。因為，BaF2微晶作為低聲子晶體環(huán)境，更利于提高稀土離子的發(fā)光特性，更利于協(xié)同傳能的有效進行。因此，熱處理工藝對體系的特征發(fā)射、量子剪裁效率有直接的影
5、響。在Tm”、Yb3+離子共摻體系中，我們將熱處理溫度從640℃浙江大學碩士學位論文稀土摻雜透明微晶玻璃的紅外量子剪裁提高到740℃，BaF2微晶的尺寸顯著增大，而Tm3十的熒光壽命也由21．4lps銳減到7．11ps，體系的總量子效率也從138．5％提高到179．6％。關鍵詞：量子剪裁，能量傳遞，總量子效率，微晶玻璃，熱處理工藝浙江大學碩士學位論文稀土摻雜透明微晶玻璃的紅外量子剪裁AbStraCtTlleurgencyofsolarcellindus仃yist0e11llancetheconVersionemcieIlcyatlimitedcost．An
6、dsolarcellisa‘oneelecn．on-holepairforonephoton’deVice，wmchmeaIlswaSteofexcessenergyintheultra-Violetre百on．(Ⅻantumcutting，conVeningone11igllenergyphotonintotwoormorephotons，islikelytoimproVethee蚯ciencylimitt037％，afterdetailedcalculation．HoweVer，most、陽rksfocusonfluo—dephosphorsorcer
7、amicmaterials．Thosematerialsareofgreatri百dityandhardtoSh印en．Thehighcostofsophiscatedm孤mfactureprocess1imitestheirapplication．W11ile，rareearthdopedoxy-nuo打deglaSs-cer鋤icsexllibitbommecrystals’eXcellent0pticalproperty獅dthe舀aSses’easyf曲ricationproperty．FewinVestigatiollsarer印onedonQC
8、i11glaSs—ceramics．Werep嘣0nnearin行
