ИСТИНА

Согласно критерию Шокли-Квизера максимальный теоретический к.п.д солнечного элемента на основе кристаллического кремния составляет ~ 30 %. Ширина запрещённой зоны кристаллического кремния ~ 1.1 eV. Максимум эффективности преобразования солнечной энергии в электрический ток приходится на длину волны около 1000 нм. Излучение длины волны большей, чем 1100 нм практически не поглощается кристаллическим кремнием и, соответственно, не может быть конвертировано в электрический ток. Похожая проблема существует и для ультрафиолетовой части солнечного спектра. Это излучение поглощается солнечным элементом, но основная часть энергии квантов 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 можно наносить на него слой люминофора, который будет поглощать в ультрафиолетовой или синей части спектра, а излучать в красной или инфракрасной. Для этих целей может подойти оксид цинка, легированный иттербием, т.к. такой материал должен поглощать излучение в диапазоне от 250 до 450 нм, а при условии возбуждения иттербия, т.е. переносе на него энергии, испускать в инфракрасном (~ 1000 нм). Из литературы известно, что ионы лития могут усиливать люминесценцию элементов РЗЭ, таким образом, в качестве объекта для исследования были выбраны образцы оксида цинка легированного литием и иттербием. Цель данной работы заключалась в исследовании люминесценции образцов оксида цинка, легированного литием и иттербием. Образцы были синтезированы методом термического отжига из солевых матриц. На первой стадии был получен осадок гидроксокарбоната цинка, содержащий и не содержащий ионы иттербия. Затем осадок был высушен в сублиматоре. На следующей стадии осадок смешали с карбонатом лития и хлоридом натрия. Полученную смесь мололи в планетарной мельнице и отжигали при температуре 700оС в течении 2 часов. На последней стадии, полученный продукт был отмыт от солевой матрицы. Полученные образцы были охарактеризованы методами ПЭМ, ПЭМ РСМА, РФА и фотолюминесцентной спектроскопии. У образца оксида цинка, легированного литием и иттербием, были детектированы две полосы люминесценции в районе 770 и 980 нм. Первая полоса, объясняется наличием в образце кластеров Li-Li, а вторая кластеров Li- Yb. С помощью спектров возбуждения люминесценции с максимумами на 770 нм и 1000 нм люминесценции было установлено, что происходит перенос энергии с оксида цинка на кластеры Li-Li и Li-Yb. Для уточнения механизма переноса энергии были проведены измерения 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.