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本论文主要包括两个部分:第一部分是关于稀土硼酸盐的近红外量子剪裁现象的研究,这部分内容分别在第二章、第三章进行论述;第二部分是介绍Ag与Eu3+离子掺杂的白光玻璃的研究,在第四章进行论述。
全文分为5个章节:
第一章主要介绍了论文的研究背景以及稀土发光材料的基本知识。首先阐述了太阳能电池的基本原理和光电转换效率等问题;然后介绍了稀土离子掺杂的近红外量子剪裁的基本原理及其在太阳能电池的应用前景;最后介绍了稀土离子掺杂的荧光粉两种常用的制备方法,高温固相法和水热法。
第二章介绍了一种在Ce3+,Yb3+共掺杂的YBO3荧光粉中非常有效地近红外量子剪裁现象,其原理是Ce3+离子吸收一个358nn的紫外光子通过合作能量传递给两个Yb3+离子后,由Yb3+离子发射出两个低能量的近红外光子(973nm)。估算了不同Yb3+浓度掺杂样品的量子效率,量子效率高达175%。这种Ce3+,Yb3+共掺杂的近红外量子剪裁荧光粉的开发将有可能用于提高硅太阳能电池效率。
第三章介绍了通过水热法和后续的高温处理合成了高效率的LuBO3:Ce3+,Yb3+近红外量子剪裁荧光粉。在369nm的激发下,由一个Ce3+离子到两个Yb3+离子的合作能量传递,使得Yb3+离子产生了强的近红外光(971nm,Yb3+:2F5/2→2F7/2)。估算了不同Yb3+浓度掺杂样品的量子效率,量子效率就达181%。这种高效率的Ce3+,Yb3+共掺杂的近红外量子剪裁荧光粉将有利于提高硅太阳能电池光电转换效率。
第四章主要介绍了通过熔融淬冷法制备了Eu3+-Ag共掺的80H3BO3-20BaF2(mol%)的玻璃。研究了玻璃的结构和光谱性质。共掺样品在347nm的激发下,同时发射出红光和宽的蓝绿光,并由这两种组合发光得到明亮的白光,其色坐标(CIE)为(X=0.38,Y=0.36)。有意义的是随着Ag的掺入,Eu3+离子的发光增强达到28倍。研究表明了白光是由Eu3+离子的f-f(红光)和ML-Ag颗粒(非常小的、分子形式、非等离子体形式的Ag颗粒)在蓝绿区域发光共同组合得到的。我们的结果表明Eu3+Ag共掺杂硼酸盐玻璃将能够作为紫外LED用白光荧光材料。
第五章对本论文的主要工作进行了总结和展望。