稀土有机配合物及其太阳能电池转光EVA复合材料的制备与光学性能研究

【摘要】：本论文合成了一系列稀土有机配合物，然后将这些配合物加入到太阳能电池封装材料EVA树脂中分别制备出了掺杂型和键合型的稀土/高分子杂化复合材料，这些复合材料可以作为硅基太阳能电池的转光封装胶膜。 采用回流冷凝法合成了Eu(TTA)_3phen及Eu_(0.5)Re_(0.5)(TTA)_3phen (Re=Gd, Tb, Y,La, Ho, Sm, Pr)8种配合物，各离子对Eu~(~(3+))离子5D0→7F2发射强度的影响顺序依次为：Gd~(3+) Tb~(3+) Y~(3+) La~(3+) Ho~(3+) Sm~(3+) Pr~(3+)。其中Gd~(3+), Tb~(3+), Y~(3+), La~(3+)的引入对配合物发光有敏化作用，Ho~(3+), Sm~(3+), Pr~(3+)的引入对配合物发光有猝灭作用，发光强度最大的Eu_(0.6)Gd_(0.4)(TTA)_3phen具有较强的商业应用价值。 采用自制的配合物制备出了一系列Eu-TTAphen/EVA和EuGd-TTAphen/EVA掺杂型荧光复合材料，复合材料的激发和发射光谱同样表现出紫外区的宽带激发和Eu~(~(3+))离子的特征发射，在复合材料中，Eu-TTAphen配合物得到了良好的分散，在EuGd-TTAphen/EVA复合材料中，虽然Eu_(0.6)Gd_(0.4)(TTA)_3phen配合物612nm发射峰强度是Eu(TTA)_3phen配合物的1.31倍，但是由于配合物分子被EVA树脂的分子笼包裹、孤立，Gd~(3+)离子不能对Eu~(3+)离子的发光进行敏化，并且相对于Eu-TTAphen/EVA复合材料EuGd-TTAphen/EVA复合材料中的Eu~(3+)离子浓度较小，在相同配合物添加量下，EuGd-TTAphen/EVA复合材料的发光强度是Eu-TTAphen/EVA复合材料的60%左右。 采用原位反应方法制备了键合型的EuAA(TTA)_2phen/EVA复合材料，对复合材料的分析结果表明：交联固化后EuAA(TTA)_2phen配合物在复合材料中的分散性增强，颗粒变小，在相同的EuAA(TTA)_2phen配合物含量交联固化后的复合材料的发光强度要强的多，交联固化过程对复合材料透光率的影响是非常明显的，EuAA(TTA)_2phen配合物含量为1%，交联固化后的复合材料在400-800nm的透光率仍然大于90%，符合商业EVA胶膜的标准，而且EuAA(TTA)_2phen/EVA(1wt%)不仅可以将太阳光谱中太阳能电池不能响应的紫外光转为能够利用的612nm红光，还能有效屏蔽掉对太阳能电池发电不利的紫外光，并且整个复合材料的制备过程同目前商业EVA胶膜的生产过程完全相同，不会带来额外的工序和设备添置，拥有良好的商业应用前景。 【关键词】：稀土配合物 复合材料 太阳能电池转光 EVA
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O627.3;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-20
• 1.1 稀土有机配合物发光材料概述10-14
• 1.1.1 稀土有机配合物的光致发光原理10-12
• 1.1.2 稀土β-二酮类配合物12-14
• 1.2 稀土杂化高分子复合材料的研究进展14-15
• 1.3 太阳能电池封装用 EVA 胶膜简介15-18
• 1.3.1 太阳能电池封装用 EVA 胶膜的生产过程16-17
• 1.3.2 硅基太阳能电池组件结构17-18
• 1.4 选题意义及研究内容18-20
• 第二章 Eu_(0.5)Re_(0.5)(TTA)3phen 的合成与荧光光谱研究20-34
• 2.1 引言20-21
• 2.2 实验部分21-22
• 2.2.1 实验试剂21
• 2.2.2 合成方法21-22
• 2.2.3 结构表征与性能测试方法22
• 2.3 结果与讨论22-33
• 2.3.1 元素分析22-23
• 2.3.2 红外光谱分析23-24
• 2.3.3 Eu(TTA)_3phen 的荧光光谱分析24-25
• 2.3.4 Eu_(0.5)Re_(0.5)(TTA)_3phen 的荧光光谱分析25-27
• 2.3.5 混配稀土离子种类对 Eu_(0.5)Re_(0.5)(TTA)_3phen 发光强度的影响27-31
• 2.3.6 Gd~(3+)离子加入量对 Eu_xGd_(1-x)(TTA)_3phen 发光强度的影响31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 掺杂型稀土配合物/EVA 复合材料的制备与荧光光谱研究34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-35
• 3.2.1 实验试剂34
• 3.2.2 主要仪器设备34
• 3.2.3 稀土配合物/EVA 复合材料的制备34-35
• 3.2.4 结构表征与性能测试方法35
• 3.3 结果与讨论35-42
• 3.3.1 Eu-TTAphen/EVA 复合材料的电镜分析35-37
• 3.3.2 Eu-TTAphen/EVA 复合材料的荧光光谱分析37-40
• 3.3.3 EuGd-TTAphen/EVA 复合材料的电镜分析40-41
• 3.3.4 EuGd-TTAphen/EVA 复合材料的荧光光谱分析41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 太阳能电池转光 EVA 复合材料的制备与光学性能研究44-64
• 4.1 引言44
• 4.2 实验部分44-46
• 4.2.1 实验试剂44
• 4.2.2 主要仪器设备44-45
• 4.2.3 具有反应活性的稀土配合物的合成45
• 4.2.4 太阳能电池转光 EVA 复合材料的制备45
• 4.2.5 结构表征与性能测试方法45-46
• 4.3 结果与讨论46-63
• 4.3.1 EuAA(TTA)_2phen 配合物的结构表征46-49
• 4.3.2 EuAA(TTA)_2phen 配合物的荧光光谱分析49-50
• 4.3.3 EuAA(TTA)_2phen/EVA 复合材料的扫描电镜分析50-54
• 4.3.4 EuAA(TTA)_2phen/EVA 复合材料的 XRD 分析54-55
• 4.3.5 EuAA(TTA)_2phen/EVA 复合材料的原位反应机理55-57
• 4.3.6 EuAA(TTA)_2phen/EVA 复合材料的荧光光谱分析57-61
• 4.3.7 EuAA(TTA)_2phen/EVA 复合材料的透光率分析61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 全文总结64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士期间取得的成果72

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