Download - Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов
![Page 1: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/1.jpg)
Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных
халькогенидных солнечных элементов
Тузова Виктория Владимировнаинженер
ФГУП «Научно-исследовательский институт прикладной акустики»
![Page 2: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/2.jpg)
Цель работы:
Создание люминесцентных полимерных материалов, позволяющих увеличивать эффективность тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов
![Page 3: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/3.jpg)
Тонкопленочные халькогенидные солнечные элементы
1. Перспективная и активно развивающаяся технология
2. Низкая себестоимость получаемой энергии
3. Эффективность до 12 -15%
![Page 4: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/4.jpg)
Down- и up-конверсия в солнечной энергетике
![Page 5: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/5.jpg)
Требования к down-конверсионным люминесцентным фильтрам
Поглощение в области спектра, лежащей за пределами спектральной чувствительности СБ
Люминесценция в области спектральной чувствительности СБ
Прозрачность в видимой области спектра
![Page 6: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/6.jpg)
Люминесцентные материалы для down-конверсионных
люминесцентных фильтров
![Page 7: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/7.jpg)
Люминофоры
Иттрий-алюминиевые гранаты, допированные церием (YAG:Ce)
Наночастицы диоксида кремния с пришитым люминофором
Органические люминофоры
![Page 8: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/8.jpg)
2,7:5 2,85:5 3:5 3,15:5 3,3:5Мольное соотношение Y:Al
0,7 1 1,5 3 5 7Концентрация церия, мольные % от количества иттрия
Метод 1Соосаждение гидроксидов
металловСоосаждение гидроксидов иттрия,
церия и алюминия из раствора солей (нитрат иттрия, нитрат церия и
хлорид алюминия )
Выделение твердой фазы центрифугированием
Промывка и диспергирование в этаноле
Высушивание полученного аморфного осадка
Отжиг при высоких температурах до получения смешанного оксида
Измельчение полученного материала
950 1000 1050 1100 1200 1300 Температура отжига, °С
Иттрий-алюминиевые гранаты, допированные церием Y3Al5O12:Ce
![Page 9: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/9.jpg)
Иттрий-алюминиевые гранаты, допированные церием Y3Al5O12:Ce
Метод 2Темплатный синтез наночастиц YAG:Ce
Промежуточная стадия. Соли, импрегнированные в
структуру темплата
![Page 10: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/10.jpg)
Иттрий-алюминиевые гранаты, допированные церием Y3Al5O12:Ce
Метод 3Гидро- и сольвотермальный синтез YAG:Ce при высоком давленииСуть метода:Получение золя из солей, оксидов или гидроксидов в виде раствора или суспензии в воде или органических растворителях при повышенной температуре (обычно до 300 °С) и давлении (около 100 МПа)
Гомогенизация смесиAl(OiPr)3,
Y(CH3
COO)3
•4H2
O Ce(CH3
COO)3
•1,5H2
O 1,4-бутандиолав течение 3 часов при нагреве
Выдерживание при температуре 270 – 300 °С в течение 1-3 суток
Выделение осадка центрифугирование и диспергивароние в органическом растворителе
500 нм
![Page 11: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/11.jpg)
Наночастицы диоксида кремния с пришитым люминофором
120 нм
![Page 12: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/12.jpg)
OO N
S
N
Кумарин 63-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин
O
N
O
N
POPOP1,4-бис(5-фенилоксазол-2-ил) бензол
300 350 400 450 500 550 6000
0.5
1
1.5
2
2.5
3соотношение
кумарин 6 : POPOP2,25:1
1,5:1
1:1
длина волны, нм
погл
ощ
ение
Органические люминофоры
![Page 13: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/13.jpg)
Полимерные системы с люминофорами
O CH2
H2C
O
CH2R
Alkur Akr
H3C n m 3
Akr =H2C
O
O
CH3
H2C
CH2Alkur =
NH
CH3
CH3
H3C CH3
NH
O
O
O
O
R – остаток трехатомного спирта
Akr AlkurH2C O Alkur Akr
CH3
Олигоуретанметакрилат 53УИФ
Олигоуретанметакрилат 21УИФ
H2CO
CH3
O
CH3
Метилметакрилат
Полимерные матрицы
Сшитый поливинилбутираль
![Page 14: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/14.jpg)
Свечение в УФ-свете полимерного покрытия на основе ПВБ с наночастицами YAG:Ce
Получение люминесцентных полимерных материалов на основе ОЛ в процессе фотополимеризации акриловых олигомеров
Фотографии образца, полученного методом пневматического распыления полимерной композиции на основе поливинилбутираля с частицами SiO2-FITC
![Page 15: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/15.jpg)
300 400 500 600 700 800 900 10000
0.2
0.4
0.6
длина волны, нм
внеш
ни
й к
ван
товы
й в
ыхо
д,
%
Спектральные характеристики макета солнечного элемента CdS/CdTe без люминесцентного покрытия (красная линия) и с дополнительным люминесцентным покрытием (черная пунктирная линия) на основе органических люминофоров.
Влияния down-конверсионных люминесцентных фильтров на эффективность ФЭП
Фильтр Iкз, А Прирост Iкз,
%
КПД Прирост КПД,
%
Без фильтра 0,0797 - 1,624 -
LFN14 0,0867 8,78 1,674 3,10
LFN25 0,0868 8,90 1,710 5,56
LFN29 0,0861 8,03 1,710 5,56
LFN33 0,0853 7,03 1,690 4,32
LFN37 0,0859 7,78 1,680 3,70
![Page 16: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/16.jpg)
Другие примененияБиологические исследования
Дисплеи
Элементы декора
Лампы дневного света
![Page 17: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/17.jpg)
В докладе представлены результаты работ, полученных совместно с Филиным С.В.,
Таначевым И.А., Рыбаковой А.В.,
Работа проводилась при поддержке Министерства образования и науки РФ, ГК № 16.513.11.3083.
Спасибо за внимание!
![Page 18: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/21.jpg)
Теоретические предпосылки использования down-конверсионных люминесцентных фильтров
Входные данные
Плотность фототока:
max
0
mod )( )(
dQEqJ c
где q – заряд электрона, λmax – “красная граница” фотоэффекта, QE(λ) – спектральный отклик
Суммарная спектральная плотность потока фотонов после прохождения фильтра Φmod:
Φmod = (1–Rs)(1–Rf)Φsun exp(-ελCL) + (1–Rs)Φem [(1–β)– βRs]
Значения коэффициентов отражения от границ:Rf = (1–nf)2/(1+nf)2
Rs = (nf –ns)2/(nf +ns)2
Спектральный отклик СБ CdS/CdTeНормированные спектры поглощения и люминесценции кумарина 6 в ПММА матрице
![Page 22: Люминесцентные полимерные материалы для тонкопленочных халькогенидных солнечных элементов](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061610/56815abe550346895dc880d1/html5/thumbnails/22.jpg)
Теоретические предпосылки использования down-конверсионных люминесцентных фильтров