化合物La制造技术

本发明专利技术公开了一种化合物La1‑

【技术实现步骤摘要】
化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途


[0001]本专利技术涉及一种化合物将紫外光和红外光转变为可见光的用途，具体涉及一种化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途，属光转换及太阳能光伏


技术介绍

[0002]太阳能电池是从太阳能获得清洁电能的最主要途径之一，但是现有的太阳能电池的能量转换效率较低。以最广泛使用硅太阳能电池为例，其能量转换效率最高只有29％。引起电池效率不高的一个重要原因，就是太阳能电池可有效利用的光谱范围和太阳光谱不匹配。太阳光虽然是一个分布很宽的连续光谱，但由于硅的禁带宽度约为1.2eV，能有效响应的入射光的波长范围在400～1100nm，只有处于该范围的入射光才能作用于光电转换过程。光子能量较低的红外光不能被吸收，这部分的能量不仅完全损失，而且会转化成热，使太阳能电池的温度升高，导致电池不能处于最佳工作温度，造成光电转换效率的进一步下降。另一方面，对于光子能量较高的紫外光，电池材料吸收一个高能光子只能产生一对电子
‑
空穴对，剩余能量也会通过释放声子的方式转换为晶格振动的热能而浪费。
[0003]为了克服太阳光谱与电池材料响应光谱范围不匹配，以便大幅提高太阳能电池的能量转换效率，一种可行的方法是通过光转材料来调制太阳光谱，即：将不被利用的红外光和不被高效利用的紫外光，都转换为可被充分吸收的可见光。光转换材料一方面通过量子分割效应将一个高能量的紫外光子转变为多个能量较低的可见光子，另一方面，通过吸收多个能量更低的红外光子，将多个红外光子的能量累积后转换为一个可见光子，也就是通过红外光的上转换效应实现对红外光的有效利用。
[0004]现有技术为实现紫外光和红外光同时向可见光转换的功能，多采用是将具有这两种效应的多种材料制作成多层结构，再配合精细的光管理，但是，由于制作工艺复杂，成本极高。虽然，目前也有报道，红外上转换的稀土荧光材料也可以通过一种材料同时将红外光和紫外光都转换为可见光。但是，由紫外光向可见光转换的过程依然是一个紫外光子转换为一个可见光子，这一技术远不及通过量子分割效应可实现对紫外光能的利用率翻倍；此外，在这些报道中，由于稀土离子存在对应于红外波段的激发态能级，这些红外上转换稀土荧光材料往往在下转换时又将紫外光转到红外区，使得这部分能量不能被利用，产生能源浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对传统技术的不足，提供一种化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途，所述化合物
La1‑
x
Er
x
InO3中，0<x<0.20，采用将稀土离子Er
3+
掺杂到LaInO3基质中制备得到。所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3通过光量子分割效应将一个高能量的紫外光子转变为多个能量较低的可见光子，同时通过吸收多个能量更低的红外光子，将多个红外光子的能量累积后转换为一个可见光子，但不会将紫外光或可见光转变为能量更低的红外光。
[0008]化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途，可以用于调制太阳光谱，用于提高对太阳能的利用率。
[0009]化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途，可以用于太阳能电池或光伏太阳能电池板中。
[0010]进一步地，所述太阳能电池为硅太阳能电池或者钙钛矿太阳能电池；通过薄膜工艺直接将所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3涂覆在得到太阳能电池板的表面，或者将所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3涂覆在用于所述太阳能电池板的玻璃衬底的受光面。
[0011]本专利技术的化合物La1‑
x
Er
x
InO3用于同时实现将紫外光和红外光转变为可见光，通过化合物La1‑
x
Er
x
InO3(其中0<x<0.20)同时实现紫外光量子分割和红外光上转换两种功能，将紫外光和红外光同时转换为可见光，并且，可见光几乎不产生影响，还可以有效避免紫外光向红外光转换。所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3采用将稀土离子Er
3+
掺杂到LaInO3基质中制备得到。采用这种方法来调制太阳光谱，达到与光电材料的光谱响应范围高度匹配，最大程度地提高对太阳能的利用率。
[0012]本专利技术的化合物La1‑
x
Er
x
InO3用于同时实现将紫外光和红外光转变为可见光，通过调制太阳光谱实现与太阳能电池的光电转换层的带隙匹配，将太阳光谱中不被高效利用的紫外光和不能被利用的红外光，同时转换为可被高效利用的可见光，提高太阳能的利用率，同时减少光热效应引起的能耗和污染。
[0013]本专利技术的化合物La1‑
x
Er
x
InO3用于将紫外光和红外光转变为可见光的技术原理为：
[0014]将Er
3+
掺杂到LaInO3基质中制备成光转换材料La1‑
x
Er
x
InO3(0<x<0.20)，由于LaInO3的带隙约为3.7eV，只能吸收波长小于335nm的紫外光，因此光转换过程对可见光的影响较小。Er
3+
离子对应于紫外波段的激发态能级位于LaInO3的导带附近，激发态电子在这些能级停留的时间较短，Er
3+
离子对于520～550nm和640～680nm波段的激发态能级位于LaInO3的禁带，激发态电子在这些能级停留的时间较长，这为将紫外光量子分割为多个波长在520～550nm和640～680nm的可见光子提供条件。Er
3+
离子对应于红外波段的激发态能级位于LaInO3的价带附近，通过Er
3+
和LaInO3的相互作用，可实现红外光向可见光的上转换，并抑制紫外光、可见光向红外光的下转换。因此，通过Er
3+
能级和LaInO3的能带匹配，可以诱导紫外光量子分割效应和红外光上转换效应同时发生。虽然，光转换过程Er
3+
离子的4f电子跃迁也会吸收少量的可见光，但是，由于激发4f电子跃迁几率极低，光转换过程对可见光的影响甚小。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.化合物La1‑
x
Er
x
InO3作为将紫外光和红外光同时转变为可见光的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3中，0<x<0.20，采用将稀土离子Er
3+
掺杂到LaInO3基质中制备得到。3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于：所述化合物La1‑
x
Er
x
InO3通过光量子分割效应将一个高能量的紫外光子转变为多个能量较低的可见光子，同时通过吸收多个能量更低的红外光子，将多个红外光子的能量累积后转换为一个可见光子，但不会将紫外光或可见光转变为红外光。4.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于：所述La1‑
x
Er
x
InO3中，x＝0.05。5.化合物La1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：熊飞，毛展，李天宇，周杨名，伍鉴，靳嘉琪，吴俊杰，李润超，胡万彪，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：