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掺镱CsPb(Cl1-xBrx)3钙钛矿纳米晶中的阴离子交换与量子切割能量阈值
摘要： 掺杂Yb3?的CsPbCl?胶体卤化物钙钛矿纳米晶体展现出高达200%的惊人敏化光致发光量子产率（PLQY），这归因于皮秒级量子裁剪过程——纳米晶体吸收一个光子可产生两个由Yb3?掺杂剂发射的光子。该量子裁剪过程被认为涉及纳米晶体内部体积中的电中性缺陷团簇。我们证明Yb3?掺杂的CsPbCl?纳米晶体可在合成后转化为Yb3?掺杂的CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体而不损失高PLQY特性。通过将纳米晶能隙从CsPbCl?的Eg~3.06 eV（405 nm）连续调节至CsPb(Cl?.??Br?.??)?的Eg~2.53 eV（约490 nm），其PLQY始终保持在100%以上。进一步降低Eg会导致PLQY急剧下降，这被解释为反映了量子裁剪存在约两倍于Yb3? 2F?/?→2F?/?吸收阈值能量的能量阈值。这些数据表明Yb3?掺杂的CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体可实现极高的量子裁剪能量效率，为规避传统太阳能技术中的热化损失提供了可能。研究发现阴离子交换过程中水的存在会损害Yb3?的PLQY，但不影响纳米晶体形貌，甚至不会降低类似未掺杂CsPb(Cl???Br?)?纳米晶体的激子PLQY。这些结果为开发应用于光谱转换太阳能技术的独特材料提供了重要信息。
关键词： 镱掺杂、量子剪裁、阴离子交换、钙钛矿纳米晶体
更新于2025-09-22 11:41:14
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基质组成、共掺杂或三掺杂对卤化物钙钛矿量子点中镱量子切割发射及太阳能电池应用的影响
摘要： 最近，多种镧系离子（Ln3?）成功掺杂进钙钛矿量子点（PQDs），并发现了Yb3?的2F?/?-2F?/?量子切割发射现象，其可测内量子效率超过100%，被用作太阳能电池的发光转换器，为PQDs的应用开辟了新分支。本研究通过共掺杂与三掺杂方法进一步提升Yb3?的量子切割效率，制备了Yb3?-Ln3?（Ln=Nd、Dy、Tb、Pr、Ce）共掺CsPbCl?Br?I?????量子点，均呈现激子发射、Ln3?离子窄带发射及Yb3?离子量子切割发射。值得注意的是，Yb3?-Pr3?和Yb3?-Ce3?对能有效敏化Yb3?发射，因Pr3?和Ce3?离子提供了接近量子点激子跃迁能级的中间能态。经基质组分优化与三掺杂研究后，Yb3?-Pr3?-Ce3?三掺CsPbClBr?量子点获得173%的光致发光量子产率（PLQY）。将该三掺量子点设计为CuIn???Ga?Se?（CIGS）及硅太阳能电池的下转换层，使功率转换效率（PCE）相对提升高达约20%。改性CIGS进一步用于智能手机充电，可将充电时间从180分钟大幅缩短至150分钟。该发现对拓展杂质掺杂PQDs的应用领域具有重要意义。
关键词： 铜铟镓硒太阳能电池，镱掺杂，量子切割，三掺杂法，钙钛矿量子点
更新于2025-09-11 14:15:04
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磁控溅射法制备的ZnO及ZnO:Yb薄膜的热处理与光致发光特性
摘要： 本研究通过在(100)硅衬底上磁控溅射制备ZnO和ZnO:Yb（0.3 at%）薄膜，并探讨其在氮气氛围下经873至1173 K不同温度退火1小时后的结构与光致发光演变。微观结构表征显示：对于两组样品，退火处理均提升了薄膜上部ZnO的结晶度，但仅ZnO薄膜观察到(002)择优取向的柱状生长。当退火温度超过973 K时，稀土元素与硅向薄膜/衬底界面扩散，导致ZnO薄膜出现硅酸锌相，而ZnO:Yb薄膜则形成由非晶相包裹纳米级ZnO晶粒的复合材料。此外，光致发光测量表明Yb掺杂使ZnO薄膜的积分发光强度低于未掺杂样品，可见光波段的发光响应也因掺杂剂存在而改变。源自Yb3?离子2F?/?与2F?/?能级间电子跃迁的980 nm发光峰强度随温度升高而增强。最后，本文讨论了ZnO缺陷发光随温度的演变规律。
关键词： 氧化锌，薄膜，磁控溅射，镱掺杂
更新于2025-09-09 09:28:46
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采用掺镱钙钛矿纳米晶的量子剪裁发光太阳能聚光器
摘要： 我们引入并展示了采用掺镱(Yb3?)钙钛矿纳米晶体的量子切割发光太阳能聚光器(QC-LSCs)概念。这些纳米晶体具有接近200%的光致发光量子产率，且PL光子几乎零自吸收损耗，为LSCs的内部光学效率(ηint)定义了150%的新上限——该上限几乎与LSC尺寸无关。由掺Yb3?CsPbCl?纳米晶体制成的未优化25 cm2 QC-LSC已显示出118.1±6.7%的ηint，比先前使用Mn2?掺杂量子点(QDs)的记录高出2倍。若采用能吸收约7.6%太阳光子的CsPbCl?Br???纳米晶体，对于>100 cm2器件，QC-LSCs的预测外部光学效率(ηext)可超过10%——这在该领域仍是重大挑战。随着LSC尺寸增大，QC-LSCs相比传统QD-LSCs的优势尤为显著，据预测在窗户尺寸(1 m2)器件中可实现超4倍的效率提升。
关键词： 发光太阳能聚光器、太阳能、掺杂纳米晶体、量子剪裁、镱掺杂
更新于2025-09-04 15:30:14