【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于聚光光伏發(fā)電，具體涉及一種環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、光伏建筑一體化(building-integrated?photovoltaics，簡稱bipv)是將光伏技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)、建筑材料相結(jié)合，將太陽能電池板集成到建筑結(jié)構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)建筑物自身的能源生產(chǎn)。這種集成方式不僅可以提供清潔能源，還可以改善建筑的能效和環(huán)境影響。然而，在bipv系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的太陽能電池往往無法滿足對(duì)建筑材料透明度和光電性能的雙重需求。因此，迫切需要既能保持高透明度又能提高光電性能的新型光伏器件。量子點(diǎn)熒光太陽集光器(quantum?dots?based?luminescent?solar?concentrators，簡稱qd-lsc)，因其保證對(duì)建筑材料透明度的同時(shí)提高了太陽能電池的效率，被視作應(yīng)用于bipv的理想器件。qd-lsc由吸收并轉(zhuǎn)換太陽光的量子點(diǎn)材料和傳輸光子的透明基質(zhì)組成，其基本原理是：當(dāng)太陽光從上表面入射進(jìn)入qd-lsc后，透明基質(zhì)中的量子點(diǎn)將吸收太陽光光子，隨后產(chǎn)生光致發(fā)光過程。新發(fā)射的光子將以全反射的方式在透明基質(zhì)中進(jìn)行傳播，最終到達(dá)器件邊緣形成聚光，并被放置在器件邊緣的太陽能電池板所吸收進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)高倍聚光太陽能發(fā)電。
2、目前，已有眾多的量子點(diǎn)材料被應(yīng)用于制備qd-lsc。其中全無機(jī)鉛基鹵化物鈣鈦礦量子點(diǎn)cspbx3(all-inorganic?lead?halide?perovskite?quantum?dots，簡稱lhp?qd，x＝cl，br，i)具有寬的光
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于無鉛毒、穩(wěn)定的鈣鈦礦量子點(diǎn)材料的環(huán)保且高效的熒光太陽集光器及其制備方法，該熒光太陽集光器具有超寬帶發(fā)光(450～750nm)和超大斯托克斯位移(約244nm)，其內(nèi)量子效率高達(dá)41.7％，可見光透過率大于80％，并且具有良好的柔韌性，可靈活調(diào)整其形狀，以更好地與建筑物兼容，實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化，滿足光伏建筑一體化對(duì)建筑材料透明度和光電性能的雙重需求。
2、本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器，該熒光太陽集光器的組成包括透明光波導(dǎo)基質(zhì)和分散在透明光波導(dǎo)基質(zhì)中的熒光發(fā)光體，所述的透明光波導(dǎo)基質(zhì)為聚二甲基硅氧烷(pdms)，所述的熒光發(fā)光體為bi3+摻雜的無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)cs2na0.6ag0.4incl6，所述的熒光發(fā)光體的摩爾組成表達(dá)式為cs2na0.6ag0.4in1-xbixcl6，其中x為bi3+摻雜的摩爾分?jǐn)?shù)，x的取值范圍為0.01～0.2。
3、本專利技術(shù)熒光太陽集光器以bi3+摻雜的無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)cs2na0.6ag0.4incl6為熒光發(fā)光體，其na+、ag+和in3+替換了傳統(tǒng)鉛基鹵化物鈣鈦礦量子點(diǎn)中的pb2+，完全去除了鉛毒，并且bi3+的引入不僅鈍化了量子點(diǎn)的表面缺陷，使得量子點(diǎn)的表面缺陷減少，而且bi3+在量子點(diǎn)的帶隙中形成新的輻射復(fù)合中心，使得該量子點(diǎn)的發(fā)光波長范圍拓寬，表現(xiàn)出良好的發(fā)光特性，其光致發(fā)光波長覆蓋全可見光區(qū)域450～750nm，更加匹配商用si太陽能電池的eqe光譜，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，該量子點(diǎn)還具有約244nm的超大斯托克斯位移，可以有效抑制熒光太陽集光器的重吸收損失，提高熒光太陽集光器的效率。本專利技術(shù)熒光太陽集光器采用的透明光波導(dǎo)基質(zhì)pdms的硅氧烷長鏈能有效與該無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)的表面配體鍵合，能夠提高透明光波導(dǎo)基質(zhì)與熒光發(fā)光體的兼容性，進(jìn)一步鈍化并減少量子點(diǎn)的表面缺陷，提高量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率，進(jìn)而使熒光太陽集光器的內(nèi)量子效率高達(dá)41.7％。
4、上述環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器的制備方法，包括以下步驟：
5、s1、qd原液的制備和提純
6、s1.1、稱量原料
7、按照表達(dá)式cs2na0.6ag0.4in1-xbixcl6的摩爾組成計(jì)算并稱量原料，其中cs、na、ag、in、bi、cl分別以csch3coo、naoh、agch3coo、in(ch3coo)3、bi(ch3coo)3、tms-cl(三甲基氯硅烷)原料形式加入；
8、s1.2、合成qd原液
9、將191.95mg的csch3coo、12mg的naoh、33.38mg的agch3coo、144.52～116.78mg的in(ch3coo)3、1.93～38.61mg的bi(ch3coo)3加入至三頸燒瓶中，隨后加入十八烯10ml、油酸1ml和油胺0.25ml，得到混合溶液，將該混合溶液在室溫下抽真空30～60分鐘，再向三頸燒瓶中通入氮?dú)猓瑢⒒旌先芤杭訜嶂?00～120℃，保持100～120℃溫度并攪拌30～60分鐘，直至所有原料完全溶解，得到量子點(diǎn)前驅(qū)液，然后將量子點(diǎn)前驅(qū)液升溫至175～185℃，并向三頸燒瓶中快速注入0.6ml的tms-cl，5～10秒后將三頸燒瓶轉(zhuǎn)移至冰水中冰浴至室溫，即合成得到qd原液；
10、s1.3、提純qd原液
11、從三頸燒瓶中取出2ml的qd原液加入至離心管中，再將6ml的正己烷注入離心管與qd原液混合，得到混合溶液，將該混合溶液以7000～8000rpm的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，離心后保留沉淀物，再將6ml的乙酸乙酯和正己烷的混合液注入離心管與沉淀物混合，將所得的混合溶液以7000～8000rpm的轉(zhuǎn)速離心10分鐘，離心后保留沉淀物，再將得到的沉淀物分散在5ml的正己烷中，然后以3000rpm的轉(zhuǎn)速離心3～5分鐘，保留上清液，該上清液即為qd提純液；
12、s2、熒光太陽集光器的制備
13、s2.1、將qd提純液用正己烷稀釋為量子點(diǎn)濃度為1.5～6mg/ml的qd稀釋液，將qd稀釋液與聚二甲基硅氧烷膠均勻混合為混合物，該混合物中qd與聚二甲基硅氧烷膠的重量比為(0.0003～0.0012):3.3，將該混合物放入真空泵中抽真空脫泡30～60分鐘，得到熒光太陽集光器的預(yù)聚物；
14、s2.2、將熒光太陽集光器的預(yù)聚物倒入模具中，再加熱至100～120℃并保溫1～2小時(shí)進(jìn)行固化，脫模后即得到環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器。
15、作為優(yōu)選，所述的乙酸乙酯和正己烷的混合液中，乙酸乙酯和正己烷的體積比為1:3。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
17、(1)本專利技術(shù)熒光太陽集光器以bi3+摻雜的無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)cs2na0.6ag0.4incl6為熒光發(fā)光體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器，其特征在于，該熒光太陽集光器的組成包括透明光波導(dǎo)基質(zhì)和分散在透明光波導(dǎo)基質(zhì)中的熒光發(fā)光體，所述的透明光波導(dǎo)基質(zhì)為聚二甲基硅氧烷，所述的熒光發(fā)光體為Bi3+摻雜的無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)Cs2Na0.6Ag0.4InCl6，所述的熒光發(fā)光體的摩爾組成表達(dá)式為Cs2Na0.6Ag0.4In1-xBixCl6，其中x為Bi3+摻雜的摩爾分?jǐn)?shù)，x的取值范圍為0.01～0.2。
2.權(quán)利要求1所述的環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器的制備方法，其特征在于，所述的乙酸乙酯和正己烷的混合液中，乙酸乙酯和正己烷的體積比為1:3。
【技術(shù)特征摘要】
1.環(huán)保高效無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)熒光太陽集光器，其特征在于，該熒光太陽集光器的組成包括透明光波導(dǎo)基質(zhì)和分散在透明光波導(dǎo)基質(zhì)中的熒光發(fā)光體，所述的透明光波導(dǎo)基質(zhì)為聚二甲基硅氧烷，所述的熒光發(fā)光體為bi3+摻雜的無鉛鈣鈦礦量子點(diǎn)cs2na0.6ag0.4incl6，所述的熒光發(fā)光體的摩爾組成表達(dá)式為cs2na0.6ag0.4in1-xbixcl6，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李少華，劉雪云，張曉偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧波大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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