The invention relates to a novel preparation method of doped semiconductor nano crystal / organic glass composite solar energy fluorescent aggregation material. The doped semiconductor nanocrystals can be Ag doped CdS nanocrystals, Ag doped CdSe nanocrystals, or Cu, Co, Mn, Ni doped CdS nanocrystals. In situ polymerization between nanocrystals and MMA monomers was prepared. The fluorescent concentrator prepared by the method has good transmittance, and the nanometer crystal is homogeneously dispersed in the polymer monomer, the quantum efficiency of fluorescence is up to 42%, and the utilization rate of the energy is higher. The Stokes shift reaches 0.95ev, and the absorption spectrum has almost no overlap with the PL spectrum, thus avoiding the energy loss caused by the self absorption effect when the light propagates in the fluorescent concentrator. The preparation process in air at room temperature, low cost, no need of severe environmental conditions, the process of green, environmental protection, and can achieve from centimeter to meter scale material preparation, is a very excellent fluorescent solar collector performance materials.
【技术实现步骤摘要】
一种掺杂半导体纳米晶/有机玻璃太阳能荧光聚集器
本专利技术属于能源和环境材料与器件领域,具体涉及一种掺杂半导体纳米晶/有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,简称PMMA)太阳能荧光聚集器的制备方法。技术背景当前,全球正面临着能源短缺、环境恶化和气候变暖等问题的严峻挑战,开发和利用清洁的可再生能源是解决上述问题的有效手段。研究表明建筑物对能源的消耗占据了40%,因此,许多研究提出太阳能是最清洁的可再生资源。如何高效实现太阳光的收集和捕获是关键的科学问题与应用前提。太阳能荧光聚集器(LuminescentSolarConcentrators简称LSC)在这一方面有着巨大的应用前景。LSC是一个能够吸收并定向收集太阳光的光学结构。通过这个光学结构,太阳光被太阳能荧光聚集器中的荧光材料吸收并传输到一个很小的面积上(太阳能荧光聚集器的四边)。与传统的太阳能聚光器相比较,LSC有很多优势。首先,它既能聚集太阳的直射光,又能聚集太阳的散射光,受天气因素影响较小,当阴天时,太阳光穿透云层散射传输到地面,LSC也是有效的,因此LSC不需要精确的跟踪系统。并且当用散射的光照射LSC时,其效率比用直射光照射时的效率更高。其次,LSC有一个扩展的表面,荧光在LSC中传播时可损失一部分热量,这样侧面的太阳能电池就可以接收到相对温度较低的光子,降低了聚光带来的热效应,可以提高太阳能电池的效率。从经济效益上看,LSC以其独特的光学结构,吸收大面积的太阳光并传输到侧面很小的太阳能电池上,达到了其聚光的目的,以相对较便宜的造价代替了大面积昂贵的太阳能电池,从而达到了降低太阳能光伏发电成本的目的。 ...
【技术保护点】
一种新型的掺杂半导体纳米晶/有机玻璃太阳能荧光聚集器(LSC),由一价金属Ag或Cu离子掺杂的II‑VI半导体纳米晶均匀分散在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中实现。所述半导体纳米晶的尺寸可为5‑20nm,其特征在于,掺杂纳米晶在PMMA基体中实现均匀分散,具有足够大的斯托克斯位移(达到0.7‑0.8eV),保持了纳米晶的荧光量子产率(绝对量子产率可达42%),避免了传统纳米晶的小斯托克斯位移引起的自吸收问题。制备可在空气中室温下,成本低,不需要苛刻的环境条件,过程绿色、环保。制备的LSC尺寸可达到宏观尺寸,比如从厘米到米级,形状可任意调控。
【技术特征摘要】
1.一种新型的掺杂半导体纳米晶/有机玻璃太阳能荧光聚集器(LSC),由一价金属Ag或Cu离子掺杂的II-VI半导体纳米晶均匀分散在PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中实现。所述半导体纳米晶的尺寸可为5-20nm,其特征在于,掺杂纳米晶在PMMA基体中实现均匀分散,具有足够大的斯托克斯位移(达到0.7-0.8eV),保持了纳米晶的荧光量子产率(绝对量子产率可达42%),避免了传统纳米晶的小斯托克斯位移引起的自吸收问题。制备可在空气中室温下,成本低,不需要苛刻的环境条件,过程绿色、环保。制备的LSC尺寸可达到宏观尺寸,比如从厘米到米级,形状可任意调控。2.一种制备如权利要求1所述的新型的掺杂半导体纳米晶/有机玻璃复合太阳能荧光聚集器制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:对购得的甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体进行纯化,取一定量的MMA单体置于分液漏斗中,加入等量的0.1mol/L的NaOH水溶液,震荡,随后倒掉下层液体,在加入等量去离子水重复震荡洗涤2-3次,随后将上层液体取出置于烧杯中加入一定量的无水氯化钙粉体,静置0.5h,过滤,得到纯化的MMA单体,在纯化的MMA单体中溶解一定质量分数的PMMA得到MMA/PMMA混合溶液。步骤2:将制备的金属掺杂(Ag、Cu、Co、Mn等)半导体纳米晶置于60℃真空烘箱中抽真空干燥1-2h,随后将干燥得到的纳米晶颗粒分散到纯化的MMA单体或MMA/PMMA混合溶液中,超声震荡1h,得到混合溶胶a。步骤3:将上述的溶胶a置于烧杯中,加入引发剂,震荡均匀置于80-90℃的油浴锅中进行预聚化,其特征在于,反应期间进行间歇震荡,随着反应进行反应物的...
【专利技术属性】
技术研发人员:张加涛,赵宇恒,魏启璘,邸秋梅,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。