Исследование

Антистоксовые материалы для увеличения эффективности солнечных батарей


Тип исследования
Фундаментальное
Грантодающая организация
РФФИ, Правительство Республики Мордовия
Номер проекта (по данным грантодающей организации)
18-42-130011 р_а
Срок реализации
2018 - 2020
Финансирование по годам
2018 1 500 000,00 ₽
Всего 1 500 000,00 ₽

Исполнители:


В настоящее время переход к экологически чистой энергетике является важным направлением в научно-технологическом развитии Российской Федерации. Солнечные батареи являются экологически чистым и дешевым источником энергии. В связи с этим, увеличение эффективности работы солнечных электростанций является актуальной задачей энергетики. Увеличить КПД солнечных батарей возможно с помощью антистоксовых материалов, которые способны эффективно преобразовывать излучение ближнего инфракрасного диапазона спектра в люминесценцию видимого диапазона. В настоящем проекте будет исследована природа антистоксовой люминесценция во фторидных твердых растворах и полимерных материалах, активированных ионами Yb3+, Er3+ и Ho3+, при возбуждении лазерным излучением в области 0.9-2 мкм. Определены энергетические выходы антистоксовой люминесценции. Исследовано влияние полимерной матрица на спектрально-люминесцентные свойства ионов Yb3+, Er3+, Ho3+ и энергический выход антистоксовой люминесценции. На основе проведенного фундаментального исследования будет изучено влияние антистоксовых материалов на эффективность преобразования инфракрасного лазерного излучения солнечными панелями. Анализ литературных данных показывает, что полученные в ходе реализации проекта результаты будут являться оригинальными.

Powered by Froala Editor

Powered by Froala Editor


Этап 2. Антистоксовые материалы для увеличения эффективности солнечных батарей

1. Исследована апконверсионная люминесценция видимого и инфракрасного диапазона длин волн концентрационной серии смешанных фторидных кристаллов со структурой шеелита LiLuF4:Er при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 1532 нм. Сделана оценка энергетического выхода апконверсионной люминесценции в спектральных диапазонах 380-780 нм и 380-1100 нм. Определены цветовые температуры и координаты апконверсионной люминесценции.

2. Методами экструзии и горячего прессования получены апконверсионные пленки на основе люминофора Y2O2S:Er,Yb и полиэтилена. Исследованы спектрально-люминесцентные свойства апконверсионной пленки. Определены оптимальные составы обладающие эффективной апконверсионной люминесценцией при возбуждении лазерным излучением на длине волны 1532 нм. 

3. Полученные результаты были опубликованы в тезисах докладов «Upconversion luminescence of CaF2-SrF2:Er crystals upon 1532 nm laser excitation» и «Development of efficient polymer films with upconversion particles» в сборнике трудов конференции BOOK of ABSTRACTS 6th International School and Conference “Saint Petersburg OPEN 2019” on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures.

Этап 1. Антистоксовые материалы для увеличения эффективности солнечных батарей

1. Исследована апконверсионная люминесценция видимого и инфракрасного диапазона длин волн кристаллов CaF2-SrF2:Er и CaF2-SrF2:Ho при возбуждении лазерным излучением на энергетические уровни 4I13/2 ионов Er3+ и 5I7 ионов Ho3+, соответственно. Сделана оценка энергетического выхода апконверсионной люминесценции в спектральных диапазонах 380-780 нм и 380-1100 нм. По результатам исследования подготовлена и направлена для опубликования статья «Upconversion luminescence of CaF2-SrF2:Er crystals upon 1532 nm laser excitation» в журнал «IOP Journal of Physics:Conference Series».

2. Освоена методика получения полимерных материалов методом экструзии. Получены первые образцы полимерных апконверсионных пленок, активированные редкоземельными ионами, способными эффективно преобразовывать инфракрасное излучение в люминесценции видимого диапазона длин волн. По результатам исследования подготовлена и направлена для опубликования статья «Development of efficient polymer films with upconversion particles» в журнал «IOP Journal of Physics: Conference Series».

3. Результаты исследования доложены на конференциях: XVII International Feofilov Symposium on spectroscopy of crystals doped with rare earth and transition metal ions, XXII Научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, XLVII Огарёвские чтения, 6th International School and Conference Saint-Petersburg OPEN 2019, XXIII Научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов.