高效稀土掺杂Na5Lu9F32上转换发光单晶体的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51772159
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0201.人工晶体与玻璃材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In order to overcome the difficulties in the current low power conversion efficiency (PCE) of single-junction solar cells such as perovskite solar cell induced from the inability of them to absorb the near infrared (NIR) light from 800 to 1700nm, the project aims to investigate rare earth ions such as Yb3+/Er3+ doped transparent big size Na5Lu9F32 fluoride single crystals with strong broad band absorption in the range of NIR and efficient upconversion (UC) of high energy visible emission. We intend to study the growth parameters of the multi-rare earth doped fluoride single crystals, and the relation between the optical absorption in the range of NIR, visible upconversion and doping concentration, doping rare earths. The optimum spectrum will be realized in terms of identifying the mechanisms and affecting factors for optical upconversion of rare earth ion which can be identified from their optical spectra. Furthermore, when the single crystal is inserted into the perovskite solar cells, the PCE of the cells will also be investigated under the irradiation of simulated sunlight. It is expected that the PCE is enhanced obviously because we used the UC crystal which can convert the NIR light to visible light within the response of perovskite solar cells. Finally, this project will provide a technology foundation to the research and productization of the novel efficient solar cell, and exploitation and utilization of green and renewable energy generation in the future.
针对目前钙钛矿等单结太阳能电池缺乏对800-1700nm近红外波段光线有效吸收,而导致其太阳能转换效率低下这一问题,本项目拟开展一种可有效实现高效近红外宽带吸收与上转换可见光发射的Yb3+/Er3+等多稀土掺杂Na5Lu9F32大尺寸新型透明氟化物单晶体研究。研究多种稀土离子掺杂单晶体的坩锅下降法生长条件、晶体的近红外吸收与上转换可见发光特性及稀土离子的掺杂浓度与种类的关系。通过光谱特性研究上转换发光机理及其影响因素,并实现优化的光谱性能。以此晶体为基础的上转换器插入到太阳能电池中,研究太阳光辐照下电池的能量转换效率。该新型的上转换器的使用可望把近红外光有效地转换成电池响应敏感的可见光,并显著提高钙钛矿太阳能光伏电池的能量转换效率。本项目研究工作对探索新型高效太阳能电池与绿色可再生能源的开发与利用具有重要意义。

结项摘要

本项目开展了一类具有强上转换发光性能的Yb3+/Er3+多稀土掺杂Na5Lu9F32大尺寸透明氟化物单晶体的研究,并探索其在太阳能光伏以及其它光电子领域中的可能应用。采用铂金坩埚全密封的坩埚下降法技术,在绝水、绝汽的生长环境下,有效地防止了高温状态下氟化物原料与水的反应以及氟化物气体对设备的强力侵蚀和人体的可能伤害,成功地生长出高质量的稀土离子掺杂氟化物单晶体。在5.5wcm−2 强度的980nm光激发下,测得1.0mol%Er3+/8.0mol%Yb3+掺杂Na5Lu9F32外量子效率接近6.80%。在太阳光(7-8太阳常数)辐照下,通过外加该单晶为转换器,可提高15.5%的太阳光转化为电能。该新型的上转换器的使用可把近红外光有效地转换成电池响应敏感的可见光,并显著提高钙钛矿太阳能光伏电池的能量转换效率。由于该类单晶体材料优异的物化性能、热温稳定性、机械可加工性能以及高的上转换光学效应,研究结果为提高钙钛矿型太阳能电池的性能提供一种有效的途径与方法。

项目成果

期刊论文数量(50)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Novel Bi3+/Eu3+ co-doped oxyfluoride transparent KY3F10 glass ceramics with wide tunable emission and high optical temperature sensitivity
具有宽可调发射和高光学温度敏感性的新型Bi3/Eu3共掺杂氟氧化物透明KY3F10玻璃陶瓷
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2021.118366
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Bingcheng Yu;Xiong Zhou;Haiping Xia;Baojiu Chen;Hongwei Song
  • 通讯作者:
    Hongwei Song
Tm3+掺杂Na5Lu9F32单晶体的1.8um优化发射性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛启国;夏海平;汤庆阳;何仕楠;章践立;陈宝玖
  • 通讯作者:
    陈宝玖
Optimizational Luminous Properties of Pr3+ Doped Na5Lu9F32 Single Crystals
Pr3掺杂Na5Lu9F32单晶的优化发光性能
  • DOI:
    10.3788/gzxb20194805.0516003
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Acta Photonica Sinica
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Zhiwei Zhao;Xiong Zhou;Haiping Xia;Jianxu Hu;Jianli Zhang;Baojiu Chen
  • 通讯作者:
    Baojiu Chen
Homogeneous NaYF4 dual-functioned core-shell nanostructures with NaYF4:Er3+/Yb3+ core as temperature probe and NaYF4:Sm3+/Yb3+ shell as photothermal converter
以NaYF4:Er3/Yb3核为温度探针、NaYF4:Sm3/Yb3壳为光热转换器的均质NaYF4双功能核壳纳米结构
  • DOI:
    10.1016/j.materresbull.2020.111086
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials Research Bulletin
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Sha Xuezhu;Zheng Hui;Chen Baojiu;Zhang Jinsu;Li Xiangping;Xu Sai;Sun Jiashi;Zhang Xizhen;Cao Yongze;Zhang Yanqiu;Wang Xin;Zhang Yuhang;Xia Haiping
  • 通讯作者:
    Xia Haiping
Optimizational 1.06μm spectroscopic properties of Na5Lu9F32single crystals doped with Nd3+ ions
Nd3离子掺杂Na5Lu9F32单晶的优化1.06μm光谱特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    OPTOELECTRONICS AND ADVANCED MATERIALS – RAPID COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiguo Sheng;Haiping Xia;Qingyang Tang;Shinan He;Baojiu Chen
  • 通讯作者:
    Baojiu Chen

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其他文献

Pr3+-Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃中增强的协作近红外量子剪裁效应
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    夏海平
射线辐照与O2退火对Bi:CdWO4单晶体光谱性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐军

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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