一种980nm高强度上转换发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种980nm高强度上转换发光材料及其制备方法。所述980nm高强度上转换发光材料的化学式为：YNbO4:x mol％Er

【技术实现步骤摘要】
一种980nm高强度上转换发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种980nm高强度上转换发光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源短缺和环境污染问题的日益严峻，人们对节能减排方面的意识越来越强烈，发展可再生绿色能源已经成为解决这一问题的根本途径。太阳能发电是一种清洁、可再生的能源利用方案。自太阳能电池问世以来，硅基太阳能电池因其高转化效率、低毒害性和广泛的原料来源而广受欢迎。研究表明，硅基太阳能电池在400
‑
1100nm波长范围内有很强的吸收响应，但其在1400
‑
1800nm波长范围内吸收响应较弱，这大大降低了硅基太阳能电池的能量转换效率。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于解决现有的硅基太阳能电池发光效率低的问题，提供一种980nm高强度上转换发光材料及其制备方法，能够有效的提高硅基太阳能电池的发光效率，并且具有稳定性和发光强度高的优点。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种980nm高强度上转换发光材料，所述上转化发光材料的化学式为：
[0006]YNbO4:x mol％Er
3+
，y mol％Yb
3+
；
[0007]其中，0≤x≤50.0，0≤y≤20.0。
[0008]作为优选，所述x为0.5
‑
40.0，y为0。
[0009]作为优选，所述x为15.0，y为0.5
‑
15.0。
[0010]作为优选，x为15.0，y为3.0。
[0011]本专利技术还公开一种980nm高强度上转换发光材料的制备方法，包括以下步骤，
[0012]S1、按照权利要求1中的配比取氧化铒、氧化镱、五氧化二铌和氧化钇混合均匀，得到混合粉体；
[0013]S2、将混合粉体在1200～1500℃下煅烧3～5h后，冷却至室温，研磨后得到所述980nm高强度上转换发光材料。
[0014]作为优选，步骤S1中，所述混合均匀为将氧化铒、氧化镱、五氧化二铌和氧化钇在玛瑙研磨中研磨30min。
[0015]作为优选，步骤S2中，将混合粉体在1300℃下煅烧4h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0017]1、本专利技术中的980nm高强度上转换发光材料采用铌酸钇作为基质材料，掺杂了铒离子和镱离子。其中，铌酸钇具有物理和化学性质稳定、声子能量较低的优点。掺杂的铒离子具有丰富的能级结构，作为激活离子时能够有效提高材料的发光效率。铒离子具有丰富的能级结构和适宜的能级能隙，是上转换发光材料优异的激活剂。铒离子除了能被980nm激
光激发，还能被1550nm激光有效激发，实现绿色(2H
11/2
/4S
3/2
→4I
15/2
)，红色(4I
9/2
→4I
15/2
)和近红外(4F
9/2
/4I
11/2
→4I
15/2
)发射，这与硅基太阳能电池的响应区域相匹配。掺杂的镱离子具有简单的二能级结构，在980nm左右吸收较强，吸收的能量还能传递给铒离子提高铒离子的发射强度，能够作为敏化剂，起到很好的桥梁作用。因此，该上转换发光材料具有发光效率高、稳定性强和发光强度高的优点。采用1550nm作为激发光源时，该上转换发光材料在980nm处呈现了强发光峰，能够用作硅基太阳能电池的光转换层材料。
[0018]2、本专利技术提供的上转换发光材料的制备方法，工艺步骤简单，易于操作。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中实施例1～6中的上转换发光材料在1550nm激光器激发下的上转换发光光谱。
[0020]图2为本专利技术中实施例3、7～13中的上转换发光材料在1550nm激光器激发下的上转换发光光谱。
[0021]图3为本专利技术中实施例3、7、9、12和13中的980nm高强度上转换发光材料的XRD衍射图谱。
具体实施方式
[0022]本专利技术实施例公开的980nm高强度上转换发光材料的化学式为：YNbO4:x mol％Er
3+
，y mol％Yb
3+
。其中，0≤x≤50.0，0≤y≤20.0。
[0023]上述980nm高强度上转换发光材料的制备方法为，
[0024]S1、按照表1中各实施例的配比分别称取氧化铒、氧化镱、五氧化二铌和氧化钇，将氧化铒、氧化镱、五氧化二铌和氧化钇在玛瑙研磨进行充分研磨，混合均匀，得到混合粉体。
[0025]S2、将混合粉体移至高温马弗炉中，在1300℃下煅烧4h。待自然冷却至室温后，再次研磨后，即可得980nm高强度上转换发光材料。
[0026]表1为实施例1～13中980nm高强度上转换发光材料的Er
3+
和Yb
3+
的含量。
[0027]表1
[0028][0029]实施例1～6中的980nm高强度上转换发光材料在1550nm激光器激发下的上转换发光光谱如图1所示。从图中可以看出，实施例1～6中的材料在980nm处具有较强的发射，该强发光与硅基太阳能电池400
‑
1100nm强吸收响应相匹配。随着铒离子掺杂浓度的增加，铒离子980nm处的发光强度逐渐增强。当铒离子掺杂浓度增加至15.0mol％时，铒离子发光强度达到最强，再继续增加铒离子的掺杂浓度，发光强度逐渐减弱，即发生了浓度猝灭。
[0030]实施例3、7～13中的980nm高强度上转换发光材料在1550nm激光器激发下的上转换发光光谱如图2所示。从图中可以看出，该材料在980nm处仍有很强的发射，并且随着镱离子掺杂浓度的增加，材料在980nm处的发光强度逐渐增强。当镱离子掺杂浓度至3.0mol％时，材料发光强度达到最强，呈现尖锐的强发光峰，此时900
‑
1100nm处材料发光强度为500
‑
700nm处发光强度的38倍。再继续增加镱离子的掺杂浓度，发光强度逐渐减弱，其原因是随着Yb
3+
掺杂浓度的增加，Er
3+
到Yb
3+
的反能量传递(4I
11/2
(Er
3+
)+2F
7/2
(Yb
3+
)
→4I
15/2
(Er
3+
)+2F
5/2
(Yb
3+
))几率逐渐增加。
[0031]实施例3、7、9、12和13中的980nm高强度上转换发光材料的XRD衍射图谱如图3所示。从图3可知，实施例3、7、9、12和13中的980nm高强度上转换发光材料的衍射图谱与标准卡片匹配良好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种980nm高强度上转换发光材料，其特征在于，所述上转化发光材料的化学式为：YNbO4:x mol％Er
3+
，y mol％Yb
3+
；其中，0≤x≤50.0，0≤y≤20.0。2.根据权利要求1所述的980nm高强度上转换发光材料，其特征在于，所述x为0.5
‑
40.0，y为0。3.根据权利要求1所述的980nm高强度上转换发光材料，其特征在于，所述x为15.0，y为0.5
‑
15.0。4.根据权利要求3所述的980nm高强度上转换发光材料，其特征在于，x为15.0，y为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，李香萍，陈宝玖，
申请(专利权)人：烟台职业学院，
类型：发明
国别省市：