|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Допирование оксида цинка литием и иттербием для конверсии ультрафиолетовой области солнечного спектрадипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Баранов А.Н.
- Автор: Шестаков Михаил Викторович
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2012
- Аннотация: Согласно критерию Шокли-Квизера максимальный теоретический к.п.д сол-нечного элемента на основе кристаллического кремния составляет ~ 30 %. Ширина за-прещённой зоны кристаллического кремния ~ 1.1 eV. Максимум эффективности пре-образования солнечной энергии в электрический ток приходится на длину волны око-ло 1000 нм. Как следствие этого, основная часть ультрафиолетовой области солнечно-го спектра теряется из-за процессов термической релаксации, которые протекают из-за несоответствия ширины запрещённой зоны кремния и длины волны поглощенных квантов света. Для повышения к.п.д кремниевого солнечного элемента предлагается наносить на него слой люминофора, который прозрачен в видимой части, поглощает в ультрафиолетовой и синей областях солнечного спектра и излучает в инфракрасной области. Для этих целей можно использовать оксид цинка, допированный иттербием, т.к. такой материал поглощает свет в диапазоне от 250 до 450 нм, а при условии возбужде-ния иттербия, т.е. переносе на него энергии, испускает в инфракрасном (~ 1000 нм) диапазоне. Из литературных данных известно, что ионы лития могут усиливать люми-несценцию элементов РЗЭ, таким образом, в качестве объекта для исследования были выбраны образцы оксида цинка допированные литием и иттербием. Цель данной работы заключалась в синтезе и исследовании фотолюминесцен-ции образцов оксида цинка, допированного литием и иттербием. Образцы были синтезированы методом термического разложения гидроксокар-боната цинка (ГКЦ) в солевых матрицах. На первой стадии получали осадок ГКЦ со-держащий или не содержащий Yb, который затем сушили в сублиматоре. На следую-щей стадии осадок смешивали с карбонатом лития и хлоридом натрия. Полученную смесь мололи в планетарной мельнице и отжигали при температуре 700оС в течении 1-2 часов. На последней стадии, полученный продукт отмывали от солевой матрицы. Образцы допированные только ионами иттербия были синтезированы по аналогичной методике. В этом случае отсутствовала стадия помола в планетарной мельнице, т.к. именно на ней происходит введение лития в образец. После сублимационной сушки гидроксокарбонат цинка, допированный иттербием, сразу был подвергнут термиче-скому отжигу при температуре 700оС в течении 1-2 часов. 40 Полученные образцы были охарактеризованы методами ПЭМ, РФА, фотолю-минесцентной (ФЛ) и спектроскопии рентгеновского поглощения. Согласно данным ПЭМ образец ZnO:Yb представляет собой нанокомозит, состоящий из частиц ZnO размером от 50 до 100 нм и находящихся на его поверхности частиц оксида иттербия размером 10-15 нм. Образец ZnO:Li,Yb полностью состоит из наночастиц размером от 50 до 500 нм. В спектре ФЛ образца ZnO:Yb, наблюдается две полосы фотолюминес-ценции: зелёная (550 нм) и инфракрасная (1000 нм). У образца ZnO:Li,Yb, были детек-тированы три полосы ФЛ в районе 550, 770 и 1000 нм. Красная полоса объясняется на-личием в образце кластеров Li-Li, а инфракрасная - кластеров Li-Yb3+ и эмиссией ио-нов Yb3+. С помощью спектров возбуждения люминесценции с максимумами на 770 нм и 1000 нм было установлено, что происходит перенос энергии с оксида цинка на кластеры Li-Li, Li-Yb3+ и ионы Yb3+. Для уточнения механизма переноса энергии экс-периментально были определены степенные зависимости интенсивности от мощности накачки для этих полос люминесценции. В результате было установлено, что процесс переноса энергии осуществляется посредством процесса «разрезания» квантов. При этом происходит поглощение одного фотона в ультрафиолетовой области и эмиссия двух фотонов в красном или инфракрасном диапазонах.
- Добавил в систему: Баранов Андрей Николаевич