用于聚合物太阳能电池防紫外的Eu3+/Tb3+掺杂硅藻壳涂层及方法

本发明涉及杂化发光材料和聚合物太阳能电池的交叉运用领域，特别涉及一种用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层及制备方法。

背景技术：

1、目前，紫外线在阳光中所占的比例为1-5％，是最危险的辐射成分，此外，紫外线还会导致晒伤、皮肤过早老化、皮肤癌和其他人类疾病。同时，紫外线也是导致设备活性层降解的主要原因，紫外线还会引起聚合物的光解、光氧化和热氧化，导致材料降解，甚至影响光伏设备的性能。我国稀土资源丰富、成本低廉，且镧系离子具有独特的电、磁和光学性质(如吸收紫外光并发射可见光，紫外防护能力，荧光强度高、寿命长且光谱波长可调等)。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足提供了一种用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层及方法。

2、本发明技术方案如下：

3、一种用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层的制备方法，eb3+/tb3+掺进硅藻壳的多孔结构中，再将其按一定比例掺进醋酸纤维素中制得柔性发光薄膜，并加入有机助剂，获得紫外吸收范围均衡且紫外吸收强度高的柔性发光薄膜，将此薄膜旋涂在聚合物太阳能电池的背面，通过该膜吸收和转化紫外线为对电池有用的光达到紫外防护效果增强作用，进而提高电池效率和使用寿命。

4、所述的制备方法，具体包括以下步骤：

5、步骤1，硅藻壳的选取：选用威氏海链藻，用f/2培养基进行培养；

6、步骤2，杂化发光材料的制备：将培养的硅藻壳离心取出放在乙醇溶液中，再加入eucl3放在恒温振荡器中每天2小时连续摇匀7天，离心干燥后再加入tbcl3的乙醇溶液中，用恒温振荡器每天2小时摇匀7天，离心干燥得到杂化发光材料，简称“etds”；

7、步骤3，发光柔性薄膜的制备：将得到的杂化发光材料etds与溶在dmf中的醋酸纤维素以一定比例混合，再加入有机助剂，在70℃-90℃下混合反应1小时，以旋涂的方式旋涂到玻璃模具中，即可得到发光柔性薄膜，简称“etds@ca”；

8、步骤4，发光柔性薄膜用于聚合物太阳能电池器件的制备：将已经制备完成的发光柔性薄膜以旋涂的方式涂到已经制备完成的聚合物太阳能电池的背面并，在60℃-80℃温度范围内退火热处理5-10分钟，结束后，即可得到涂层etds@ca的聚合物太阳能电池。

9、所述的制备方法，步骤1中，选用威氏海链藻的硅藻壳放在f/2培养基中进行14天的培养。

10、所述的制备方法，步骤2中，eucl3与tbcl3浓度比为1:3，硅藻壳ds溶液按照100mg于60ml乙醇溶液中的比例制备。

11、所述的制备方法，步骤3中，按照每2g醋酸纤维素溶于30mldmf溶液中制备醋酸纤维素溶液，etds占醋酸纤维素质量分数的0.1-0.6wt％。

12、所述的制备方法，步骤3中，有机助剂选自：水杨酯苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、亚磷酸酯、六甲基磷酸酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，用量为etds质量的0.2-1％。

13、根据任一所述制备方法制备的用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层。

14、本发明将eu3+/tb3+掺进硅藻壳ds中，通过数显振荡器“浸泡”的方式，方法简单高效，再将其掺进极性聚合物易加工的纤维素醋酸纤维素中，ds表面的极性羟基基团可以更好的在醋酸纤维素中溶入分散，eu3+/tb3+的紫外吸收范围在200-350nm，再加极少量的有机助剂水杨酯苯酯弥补并提升了350-370nm的紫外吸收光谱和紫外吸收强度，最后获得的柔性发光薄膜在200-400nm范围内均衡超过80％的紫外吸收，在各别特定范围内更有85％以上的紫外吸收。将该膜旋涂到聚合物太阳能电池背面，可以将紫外线吸收起到延长电池寿命的作用，将紫外线转化为对电池有用的可见光更提高了电池的使用寿命。达到了缓解器件被降解老化的作用。

技术特征：

1.一种用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层的制备方法，其特征在于，eb3+/tb3+掺进硅藻壳的多孔结构中，再将其按一定比例掺进醋酸纤维素中制得柔性发光薄膜，并加入有机助剂，获得紫外吸收范围均衡且紫外吸收强度高的柔性发光薄膜，将此薄膜旋涂在聚合物太阳能电池的背面，通过该膜吸收和转化紫外线为对电池有用的光达到紫外防护效果增强作用，进而提高电池效率和使用寿命。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，选用威氏海链藻的硅藻壳放在f/2培养基中进行14天的培养。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，eucl3与tbcl3浓度比为1:3，硅藻壳ds溶液按照100mg于60ml乙醇溶液中的比例制备。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，按照每2g醋酸纤维素溶于30mldmf溶液中制备醋酸纤维素溶液，etds占醋酸纤维素质量分数的0.1-0.6wt％。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，有机助剂选自：水杨酯苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、亚磷酸酯、六甲基磷酸酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，用量为etds质量的0.2-1％。

7.根据权利要求1-6任一所述制备方法制备的用于聚合物太阳能电池防紫外的eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层。

8.根据权利要求7所述eu3+/tb3+掺杂硅藻壳涂层在太阳能电池防紫外中的应用。

技术总结本发明公开了一种用于聚合物太阳能电池防紫外的Eu<supgt;3+</supgt;/Tb<supgt;3+</supgt;掺杂硅藻壳涂层及方法，将Eu<supgt;3+</supgt;/Tb<supgt;3+</supgt;作为吸收和转化紫外的主要成分掺进硅藻壳中，再将已经掺进硅藻壳的Eu<supgt;3+</supgt;/Tb<supgt;3+</supgt;与醋酸纤维素CA按照一定的比例混合获得了一种柔性发光薄膜，为了提高薄膜的紫外吸收能力，还在这种柔性发光薄膜中加入了极少量的有机助剂来均衡紫外吸收范围，该薄膜可以均衡提升在200‑400nm范围内的紫外吸收能力。ETDS@CA涂层加入的电池效率与无涂层电池的效率相比，有了明显的提高，这归因于ETDS@CA不破坏电池内部结构的同时，还增强了入射光照，提高了短路电流密度，进而提高了电池效率。技术研发人员：唐建国,李彤辉,沈文飞,王瑶,王薇,王彦欣,盛守祥,巩学忠受保护的技术使用者：青岛大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11