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Bi3+、Yb3+共掺杂Lu2GeO5下转换荧光粉中的近红外量子剪裁能量传递机制
摘要： 近年来，下转换荧光粉因其能显著提升硅基太阳能电池光电转换效率的潜力而快速发展且持续增长。然而，发现具有优化特性（如发射强度、化学与热稳定性及量子产率）的新型光学材料仍至关重要。本文报道了一种新型下转换荧光粉Lu2GeO5:Bi3+,Yb3+。研究结果表明，该材料中Bi3+向Yb3+的能量传递效率高达65%，通过这种能量传递过程，一个吸收的紫外光子可产生近两个红外光子。理论计算显示Lu2GeO5:Bi3+,Yb3+体系的量子产率可达165%。证实Bi3+到Yb3+的能量传递机制为电偶极-偶极相互作用。同时，Lu1.87GeO5:0.03Bi3+,0.10Yb3+荧光粉表现出优异的抗热猝灭性能。本研究为提升硅基太阳能电池光电转换效率提供了一种具有近红外量子剪裁特性的新型Bi3+、Yb3+共掺杂Lu2GeO5下转换荧光粉。
关键词： Lu2GeO5:Bi3+,Yb3+，量子剪裁，能量传递，下转换荧光粉
更新于2025-09-23 15:23:52
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掺镱CsPb(Cl1-xBrx)3钙钛矿纳米晶中的阴离子交换与量子切割能量阈值
摘要： 掺杂Yb3?的CsPbCl?胶体卤化物钙钛矿纳米晶体展现出高达200%的惊人敏化光致发光量子产率（PLQY），这归因于皮秒级量子裁剪过程——纳米晶体吸收一个光子可产生两个由Yb3?掺杂剂发射的光子。该量子裁剪过程被认为涉及纳米晶体内部体积中的电中性缺陷团簇。我们证明Yb3?掺杂的CsPbCl?纳米晶体可在合成后转化为Yb3?掺杂的CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体而不损失高PLQY特性。通过将纳米晶能隙从CsPbCl?的Eg~3.06 eV（405 nm）连续调节至CsPb(Cl?.??Br?.??)?的Eg~2.53 eV（约490 nm），其PLQY始终保持在100%以上。进一步降低Eg会导致PLQY急剧下降，这被解释为反映了量子裁剪存在约两倍于Yb3? 2F?/?→2F?/?吸收阈值能量的能量阈值。这些数据表明Yb3?掺杂的CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体可实现极高的量子裁剪能量效率，为规避传统太阳能技术中的热化损失提供了可能。研究发现阴离子交换过程中水的存在会损害Yb3?的PLQY，但不影响纳米晶体形貌，甚至不会降低类似未掺杂CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体的激子PLQY。这些结果为开发应用于光谱转换太阳能技术的独特材料提供了重要信息。
关键词： 镱掺杂、量子剪裁、阴离子交换、钙钛矿纳米晶体
更新于2025-09-22 11:41:14
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通过溶胶-凝胶法合成的Tb3+/Yb3+共掺杂ZrO2-SiO2纳米晶化玻璃的量子剪裁特性
摘要： 通过溶胶-凝胶法制备了Tb3?/Yb3?共掺杂ZrO?-SiO?纳米晶化玻璃。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、光致发光(PL)及PL衰减曲线分析，研究了不同凝胶热处理温度下Tb3?-Yb3?体系的晶体结构与光学特性（包括下转换光致发光/量子剪裁）。实验发现：将一个高能光子转化为两个低能光子的Tb3?→Yb3?离子能量传递效率随热处理温度升高而提升。此外，Tb??离子的价态可能影响Tb3?的发射强度与能量转换效率。为此，对1100℃热处理的样品在5%H?/95%N?还原气氛中经1100℃退火1小时进行后处理还原，使热力学生成的Tb??离子被还原为三价态，从而获得更高的能量传递效率。
关键词： ZrO2纳米晶体，溶胶-凝胶法，光致发光，量子剪裁，Tb3+-Yb3+对，Tb4+离子
更新于2025-09-09 09:28:46
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采用掺镱钙钛矿纳米晶的量子剪裁发光太阳能聚光器
摘要： 我们引入并展示了采用掺镱(Yb3?)钙钛矿纳米晶体的量子切割发光太阳能聚光器(QC-LSCs)概念。这些纳米晶体具有接近200%的光致发光量子产率，且PL光子几乎零自吸收损耗，为LSCs的内部光学效率(ηint)定义了150%的新上限——该上限几乎与LSC尺寸无关。由掺Yb3?CsPbCl?纳米晶体制成的未优化25 cm2 QC-LSC已显示出118.1±6.7%的ηint，比先前使用Mn2?掺杂量子点(QDs)的记录高出2倍。若采用能吸收约7.6%太阳光子的CsPbCl?Br???纳米晶体，对于>100 cm2器件，QC-LSCs的预测外部光学效率(ηext)可超过10%——这在该领域仍是重大挑战。随着LSC尺寸增大，QC-LSCs相比传统QD-LSCs的优势尤为显著，据预测在窗户尺寸(1 m2)器件中可实现超4倍的效率提升。
关键词： 发光太阳能聚光器、太阳能、掺杂纳米晶体、量子剪裁、镱掺杂
更新于2025-09-04 15:30:14