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用于提高硅基太阳电池效率的表面等离子体激元增强量子剪裁效应研究
结题报告
批准号:
11274180
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
宋峰
依托单位:
学科分类:
A22.光学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
许盛之、赵春红、刘艳玲、于音、赵红艳、李伟、张超、王津津、王凤箫
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中文摘要
通过量子剪裁,得到更多的可被硅基太阳电池吸收的光子,是一个重要的研究方向,目前主要是利用双掺稀土材料(主要是Yb和另外一种稀土离子),使得蓝光被剪裁为两个红外光子。我们提出研发新型稀土多掺光学材料,能够同时对太阳光中的紫光和蓝光(简称蓝紫波段)进行量子剪裁,得到多个可被硅基太阳能电池吸收的近红外光子;并利用表面等离子体激元增强发光的原理,在所用的稀土量子剪裁材料上(而不是在硅基材料上),通过制作金属纳米结构,在满足一定条件下,使得激发光场和辐射光场得到增强,也就是让被量子剪裁材料吸收的短波长(激发光)得到增强,另一方面,使得通过量子剪裁材料转换后的近红外光(辐射光)也被增强,最终得到更多的可被硅基太阳电池吸收的光子,提高硅基光电池对于太阳光的可见光部分的吸收率。该课题将对太阳能电池效率的提高具有重要的意义。
英文摘要
It has become a critical subject to enhance the absorption of silicon substrate solar cell through quantum cutting (QC). At present, QC is mainly to convert blue photon into two near-infrared(NIR) photons with rare-earth-codoped materials (mainly Yb ions and another rare earth). We propose to prepare rare-earth multi-doped materials, which can realize UV/violet//blue-NIR QC to obtain more NIR photons absorbed by silicon substrate solar cell. Moreover, we will prepare metallic nanostructures in the QC materials (rather than silicon base) to enhance the excitation field and emission field in the QC process based on the near-field enhancement properties of surface plasmon polariton, in other words, the structure can enhance the excitation wavelength absorbed by QC materials. For another, near infrared light through QC process can also be enhanced, leading to improving absorption to the short wavelength region of sunlight. This subject is of great significance in improving conversion efficiency of the silicon-based solar cell.
本项目通过四年的研究工作,已完成了项目计划内容,并根据实际情况作了部分调整和深入研究。主要研究工作有:1、购置和改造了部分实验设备;2、根据已有的制备玻璃和玻璃陶瓷的配方及制备经验,制备合适的双掺、多掺玻璃与玻璃陶瓷同时采用溶胶凝胶方法制备双掺和多掺的量子剪裁光学材料,通过不同包裹厚度的银纳米球连接Eu结构和利用热蒸镀方法实现了不同比率金棒和Eu结合;3,测量了样品的光谱特性,尤其是在有微纳结构情况下的光谱特性,测量了样品的光学、机械、热学性能等;4、研究了银纳米粒子对于稀土材料发光的影响,不同比率的金棒结构对于发光的影响,研究了这两种结构下表面等离子体对Eu发光以及寿命的影响,对表面等离子体激元增强量子剪裁效应进行了深入研究。5、利用金属表面等离体理论结合FDTD理论模拟,对与稀土发光材料中的表面等离子体增强量子剪裁效应进行了模拟和分析。6、研究了金属纳米结构的稀土发光材料对于硅基太阳能电池上效率的影响。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
M (Tm3+, Tb3+, Ho3+, Dy3+, Mn2+)-doped transparent fluorophosphate glasses for white light-emitting-diodes
白光发光二极管用M(Tm3、Tb3、Ho3、Dy3、Mn2)掺杂透明氟磷酸盐玻璃
DOI:10.1016/j.optcom.2014.02.013
发表时间:2014-06
期刊:Optics Communications
影响因子:2.4
作者:Song, Feng;Qin, Yueting;Ren, Xiaobin;An, Liqun
通讯作者:An, Liqun
DOI:10.1016/j.cap.2014.05.012
发表时间:2014-08-01
期刊:CURRENT APPLIED PHYSICS
影响因子:2.4
作者:Ming, Chengguo;Song, Feng;Ren, Xiaobin
通讯作者:Ren, Xiaobin
DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2012.10.014
发表时间:2013-01
期刊:Journal of Non-crystalline Solids
影响因子:3.5
作者:Chengguo Ming;F. Song;Hanxiong Liu
通讯作者:Chengguo Ming;F. Song;Hanxiong Liu
Trapping metallic particles under resonant wavelength with 4 pi tight focusing of radially polarized beam
利用径向偏振光束 4 pi 紧密聚焦在共振波长下捕获金属颗粒
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Song, Feng;Song, Feifei;Ju, D;an;Liu, Shujing
通讯作者:Liu, Shujing
DOI:10.1364/oe.24.008228
发表时间:2016-04
期刊:Optics express
影响因子:3.8
作者:Jun Zhang;F. Song;Shangxin Lin;Shujing Liu;Yanling Liu
通讯作者:Jun Zhang;F. Song;Shangxin Lin;Shujing Liu;Yanling Liu
基于镧系离子与香豆素类衍生物吸供电子功函数匹配的复合柔性薄膜及其不可克隆图案生成与识别
  • 批准号:
    12174206
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
稀土包覆金属纳米核壳结构掺杂液晶的发光调控
  • 批准号:
    11674183
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
稀土掺杂光学材料中金属纳米微结构的制造及其对发光的影响
  • 批准号:
    90923035
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
掺铒磷酸盐玻璃陶瓷的发光与应用研究
  • 批准号:
    60778038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    39.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
高增益短长度的新型光纤激光机理及应用研究
  • 批准号:
    60377033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
掺铒玻璃的发光与1.54μm激光及各跃迁过程之间关系的研究
  • 批准号:
    69908002
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    13.2万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    宋峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金