一种碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉及其制备方法。该材料的组成通式为：ＡＢ１－ｘ－ｙＰＯ４：Ｅｕ２＋ｘ，Ｐｒ３＋ｙ。该荧光粉的制备方法为：按通式比例准确称量原料，将上述组成通式中的元素的氧化物或相应的盐类，混合研磨均匀后，先在空气气氛下４００～６００℃烧结２～４小时，然后在还原气氛下８５０～１３５０℃烧结３～６小时，冷却后用玛瑙研钵研磨均匀。本发明专利技术公开的光转换材料在２５０～６５０ｎｍ波长范围内具有强吸收，其发射主峰位于９３０～１１００ｎｍ，具有紫外至可见光区宽谱带激发和强近红外发射等优点，可作为硅基太阳能电池用光转换材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基太阳能电池用稀土光转换材料领域，具体涉及一种碱金属碱土金 属磷酸盐荧光粉及其制备方法。
技术介绍
由于能源危机，开发新能源已经成为当今世界的一项重要研究课题。在众多新能 源中，太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源，不产生任何的环境 污染，因此太阳能的研究和利用备受关注。而发展最快，最具活力的研究领域是太阳能的光 电利用，即太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电 能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光 照到光电二极管上时，光电二极管就会把太 阳的光能变成电能，产生电流。太阳能电池根据所用材料的不同可分为硅太阳能电池、多 元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太 阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。晶体硅的禁带宽度约是1. 12ev，相当于lOOOnm，而太阳能谱中能量主要集中在可 见光区，光谱的不匹配使得太阳光利用效率低，而电池热效应严重，这最终导致硅基太阳能 电池光电转换效率低。因此调整太阳能谱，使可见光转化为能被太阳能电池高效吸收的红 外光，是提高太阳能电池效率的一个有效途径。目前，研究较多的硅基太阳能电池用稀土光转换材料主要利用的是Yb3+离子红外 发射，但是Yb3+离子在紫外至可见光区吸收比较弱，或者几乎没有吸收。而Pr3+离子不仅有 强的近红外发射，能够被硅基太阳能电池所吸收，同时在可见光区有吸收。因此，Pr3+离子 掺杂的稀土光转换材料是潜在的提高硅基太阳能电池效率的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种可被紫外至可见光有效激 发且具有强近红外发射等优点的硅基太阳能电池用碱金属碱土金属磷酸盐稀土光转换材 料。本专利技术的另一个目的是提供上述碱金属碱土金属磷酸盐稀土光转换材料的制备 方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉，其化学组成式为AB^PCVEu2: Pr3+y，其 中，A = Li、Na、K中的一种或多种，B = Ca、Sr、Ba中的一种或多种，0. 005 ^ χ ^ 0. 05， 0. 001 ^ y ^ 0. 06。上述碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉的制备方法，包括如下步骤根据化学组成式， 称取Li、Na、K、Ca、Sr、Ba、P、Eu或Pr元素的氧化物或相应的盐类，充分混合均勻后，先在 空气气氛下400 600°C烧结2 4小时，然后冷却至室温后取出并充分研磨，最后在还原 气氛下850 1350°C烧结3 6小时，冷却至室温后，取出并充分研磨即得到碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉。在上述制备方法中，所述还原气氛优选为氢气、炭、一氧化碳、或氮气与氢气混合气。本专利技术所得碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉能够有效吸收250nm 650nm的近紫外 光和蓝光，并有效地发射峰值波长位于930nm IlOOnm的红外光，是一种适用于硅基太阳 能电池用的新型稀土光转换材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果1、本专利技术的稀土光转换材料使用Eu2+作敏化离子，以及原料相对丰富的Pr3+离子 做 激活离子，因此，材料的激发光谱非常宽，在紫外至可见光区(250nm 650nm)具有强的 吸收，可有效吸收太阳光能。2、本专利技术的稀土光转换材料具有强的近红外发射，发射主峰位于930nm llOOnm，其能量与硅的禁带宽度完美相匹配，是潜在的硅基太阳能电池用稀土光转换材料， 可提高硅基太阳能电池的光电转换效率。3、本专利技术的稀土光转换材料制备方法简单、易于操作。附图说明图1为实施例1的LiSrQ.994P04:EU2+_5，Pr3+0.001稀土光转换材料的室温激发和发 射光谱图；图2为实施例5的NaBaa89PO4:Eu2+U5，Pr3+0.06稀土光转换材料的室温激发和发射 光谱图；图3为实施例7本专利技术ΚΒ 985Ρ04:Ειι2+_5，Pr3+0.01稀土光转换材料的室温激发和 发射光谱具体实施例方式实施例1 :LiSra 994P04:Eu2+_5，Pr3+0.001 稀土光转换材料的制备分别称取磷酸二氢锂(LiH2PO4)O. 5196g，碳酸锶(SrCO3)O. 7337g，三氧化二铕 (Eu2O3)O. 0044gH^一氧化六镨(Pr6O11)O. 0009g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，装 入刚玉坩埚中，先在600°C下灼烧2小时，冷却至室温后取出并充分研磨，再装入刚玉坩锅 中，加热前先通入高纯氮气将石英管内的空气排净，最后在CO气氛1350°C下灼烧3小时， 冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。该稀土光转换材料的室温激发和发射光谱见图Io实施例2 Li0.9Na0.!Sr0^85PO4:Eu2+0.01, Pr3+。.·稀土光转换材料的制备分别称取碳酸锶(Li2CO3)O. 1663g，碳酸钠(NaCO3) 0. 0265g，碳酸锶 (SrCO3) 0. 7271g，磷酸氢二铵((NH4) 2ΗΡ04) 0 . 66 0 3g，三氧化二铕(Eu2O3)O. 0088gH^一氧化 六镨(Pr6O11)O. 0043g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，装入刚玉坩埚中，先在500°C 下灼烧3小时，冷却至室温后取出并充分研磨，再装入刚玉坩锅中，加热前先通入高纯氮气 将石英管内的空气排净，最后在N2和H2混合气氛1250°C下灼烧4小时，冷却至室温后取出 并充分研磨即得到样品。实施例3 =LiBa0.97P04: Eu2+0.01, Pr3+0.02 稀土光转换材料的制备分别称取磷酸二氢锂(LiH2PO4)O. 5196g，碳酸钡(BaCO3)O. 9571g，三氧化二铕 (Eu2O3)O. 0088gH^一氧化六镨(Pr6O11)O. 0170g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，装 入刚玉坩埚中，先在600°C下灼烧2小时，冷却至室温后取出并充分研磨，再装入刚玉坩锅 中，然后把坩埚放入装有活性炭的大坩埚中并盖紧盖子，放入箱式炉中在CO气氛1200°C下 灼烧4小时，冷却至室温后取出并充分研磨即得到样品。实施例4 Li0.95K0.05Ba0.95P04:Eu2+0.02, Pr\Q3 稀土光转换材料的制备分别称取碳酸锂(Li2CO3)0. 1755，碳酸钾(K2CO3) 0. 0173，碳酸钡(BaCO3) 0. 9373g， 磷酸氢二铵((NH4) 2HP04)0 . 66 0 3g,三氧化二铕(Eu2O3)O. 0176g,十一氧化六镨 (Pr6O11)O. 0255g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨混勻后，装入刚玉坩埚中，先在500°C下灼 烧3小时，冷却至室温后取出并充分研磨，再装入刚玉坩锅中，然后把坩埚放入装有还原性 的活性炭的大坩埚中并盖紧盖子，放入箱式炉中在1150°C下灼烧5小时，冷却至室温后取 出并充分研磨即得到样品。 实施例5 =NaBa0.89P04 Eu2+Q. 05, Pr\ 06稀土光转换材料的制备分别称取碳酸钠(NaCO3)O. 2650g,碳酸钡(BaCO3)O. 8781g，磷酸氢二铵 ((NH4) 2HP04)0 . 66 0 3g，三氧化二铕(Eu2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉，其化学组成式为：ＡＢ↓［１－ｘ－ｙ］ＰＯ↓［４］：Ｅｕ↑［２＋］↓［ｘ］，Ｐｒ↑［３＋］↓［ｙ］，其中，Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ中的一种或多种，Ｂ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ中的一种或多种，０．００５≤ｘ≤０．０５，０．００１≤ｙ≤０．０６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，陈岩，苏锵，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]