CN101942306A - 具有协同频率转光性能的材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有协同频率转光性能的材料及其制备方法与应用，一种具有协同频率转光性能的材料，分子式为YxYby(∑Ln)zF3，0≤x＜1，0＜y＜1，0＜z≤0.50，Ln为稀土元素Ce、Tm、Er、Ho、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Nd、Pr中的任意一种或任意几种。制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，采用常规的高温固相法、水热合成法或共沉淀法中的任意一种。本发明公开的具有协同频率转光性能的氟化物材料实现了上转换和量子剪裁下转换两种机制的结合，有效地把紫外光和红外光同时转换到了某一频率的可见光，并获得了该频率可见光的强度大于2倍的增强，成本低，合成方法简便，能批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及稀土材料发光领域及稀土材料合成技术领域，尤其涉及一种协同频率转光材料及其制备方法和应用。
背景技术
作为可再生能源，太阳能价格低廉、取之不尽，是能够被人类自由利用的低碳发展的重要能源。太阳辐射的能量最大值对应的波长为475nm，且近99％的太阳光能量分布在220～4000nm宽广波段内。然而，由于受到半导体确定能隙宽度的限制，各种太阳能电池都只能对各自特定的光谱范围的光实现较高效率的光电转换。例如，单晶硅太阳能电池的光电转换效率最高值所对应的波长约为920nm，当光波长向长波方向和短波方向分别延展到1380nm和690nm时，光电转换效率迅速下降50％左右。GaAs太阳能电池的光电转换效率最高值所对应的波长约为800nm，当光波长向长波方向和短波方向分别延展到900nm和400nm时，光电转换效率迅速下降40％左右。太阳能电池这一选择性利用光能的特性，使其Shockley-Queisser理论极限效率往往较低，严重制约着光伏效应的发挥。
为了增强对光能的利用率，文献报道的方案大多是采用光谱调制的方法转换光学频率，将太阳光转换到各领域的吸收利用的最佳频带范围内，以改善其对太阳光谱的响应特性。转换发光频率方式分为两种：将短波长的光转换为长波长的光，称为下转换发光。相反地，将长波长的光转换为短波长的光，则称为上转换。早在1996年，Gbart等就利用稀土微晶玻璃的上转换发光，将GaAs基太阳能电池效率提高了2.5％(P.Gibart，F.Auzel，et al.，Jpn.J.Appl.Phys.，199635：4401)。2002年，Trupke等提出了一种通过太阳能电池与下转换或上转换材料耦合来提高电池的光电转换效率的新方案(T.Trupke，et al，J.App.Phys.，2002，92：1668；T.Trupke，et al，J.App.Phys.，2002，92：4117)。2005年，Shalav等将NaYF4:Er3+上转换材料应用到双面硅太阳能电池的背面，电池在5.1mw的1523nm的光照射下，外量子效率为2.5％，内量子效率为3.8％(A.Shalav et al，App.Phys.Lett.，2005，86：013505.)。2006到2007年间，Richards、Shalav、Strumpel等在他们的综述性文章中分别就上转换和下转换对改善光伏材料的光谱响应特性、提高太阳能电池的光电转换效率的可能性和发光机理进行了详细的探讨和分析(B.S.Richards，et al，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，2006，90：1189；A.Shalav，et al，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，2007，91：829；C.Strumpel，et al，Sol.Energy Mater.Sol.Cells，2007，91：238)。量子剪裁下转换被认为是最有效的由高频率光向低频率光的转换方式，其转换效率接近200％，可以作为一种有效的手段去提高太阳能电池的光伏效率。近来，Kawano等又利用KMgF3:Sm晶体的下转换作用，在氙灯激发下实现了CdS/CdTe电池效率5％的增加(K.Kawano，B.C.Hong，et al，Optical Materials，2009，31：1353)。现在，通过Yb3+实现红外量子剪裁下转换成为研究热点，其目的是通过Yb3+发出的980nm左右的红外光来增强硅太阳能电池的光谱吸收能力(S.Ye，B.Zhu，J.X.Chen，et al，Appl.Phys.Lett.2008，92，141112；X.P.Chen，X.Y.Huang，et al，J.App.Phys.，2009，106：063518)。
但是，目前大量的研究基本都集中在通过上转换或下转换的单一转换方式来增强光伏效率，且效率还不够高。在下转换时，无辐射会造成热效应，对光伏器件产生加热作用。
发明内容
为了解决现有技术存在的转换过程中产生热效应，对光伏器件产生损害的问题，本发明提供一种具有协同频率转光性能的材料及其制备方法与应用，制备方法简单，材料可以同时实现上转换和下转换两种转光机制，显著提高电池效率。
本发明的技术方案为：一种具有协同频率转光性能的材料，分子式为YxYby(∑Ln)zF3，0≤x＜1，0＜y＜1，0＜z≤0.50，Ln为稀土元素Ce、Tm、Er、Ho、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Nd、Pr中的任意一种或任意几种。
制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，采用常规的高温固相法、水热合成法或共沉淀法中的任意一种。
高温固相法的具体合成方法是：按化学计量比称取相应的稀土元素氟化物为原料，均匀混合研磨后，加入无水乙醇研磨均匀后，烘干，加入NH4HF2后，在900～1300℃高温煅烧后，自然冷却得到成品。
水热合成法的具体合成方法为：先将相应的稀土元素氧化物先用酸溶解，然后按化学计量比选取相应体积溶液，混合后磁力搅拌均匀，按化学计量比加入NH4F溶液，继续进行磁力搅拌反应，在140～160℃水热反应，然后自然冷却到室温，离心分离得到沉淀、烘干得到成品。
更优选为：烘干后在400～600℃退火1～3小时得到成品。
所述的共沉淀法的具体合成方法为：将相应的稀土元素氧化物用酸溶解得到溶液，按化学计量比选用相应体积的溶液混合后磁力搅拌，按化学计量比将NH4F或NH4HF2溶液逐滴加入到混合液中，磁力搅拌反应，离心分离得到白色沉淀，超声洗涤、烘干，在600～900℃煅烧2～6小时，然后自然冷却到室温。
使用所述的具有协同频率转光性能的材料发生协同转光的方法，同时使用紫外光和红外光作为激发源对材料进行激发，所述的紫外光为340～400nm的紫外光，所述的红外光为970～1064nm或1500～1600nm的红外光。
更优选为：同时使用373nm的紫外光与980nm红外光做为激发源对进行激发，或同时使用365nm的紫外光与980nm红外光做为激发源进行激发，或同时使用373nm的紫外光与1543nm红外光做为激发源进行激发。
所述的具有协同频率转光性能的材料在制备太阳能光伏电池中的应用。
有益效果：
(1)本发明利用一种协同转光机理，将上转换和量子剪裁下转换这两种转光机制结合在一起，通过正反馈能量传递过程，在特定材料中同时实现上转换和量子剪裁下转换方式，将使高频段和低频段的太阳光同时向中频光转换，最终将它们转换到电池光伏材料所需要的最佳中频段，这样就能达到显著提高电池效率的目的。
(2)由于正反馈能量传递过程中下转换的无辐射能量被转移并利用，无辐射造成的热效应被消除，可大大削弱对光伏器件的附加热作用。很好的解决了热损失和子带损失的问题。
(3)本发明制得的材料实现了在同一种材料中某一频率的光的光强大于2倍的增效，这消除了绝大部分热损失和子带损失，为实现太阳能电池光伏增效提供了实验基础。
(4)本发明的组成成分简单，工艺简单，合成容易，稳定性高，成本低，适于大规模生产。
附图说明
图1为离子对间的协同频率转光机制图。
图2为样品Yb0.87Er0.13F3在373nm和980nm共同激发下的荧光光谱。
图3为样品Yb0.87Er0.13F3在365nm和980nm共同激发下的荧光光谱。
图4为样品Yb0.87Er0.13F3在373nm和1543nm共同激发下的荧光光谱。
图5为样品Yb0.87Er0.13F3的发射峰658nm的激发谱。
具体实施方式：
本发明方案的实现主要是基于协同频率转光机制，该机制是利用稀土离子或稀土离子对的能级匹配特征同时实现量子剪裁下转换和上转换的协同频率转光的机制。通过稀土离子间的交叉驰豫，实现正反馈式能量传递过程，消除了无辐射驰豫带来的热损失。
协同频率转光机制，物理模型如图1所示，其中A3+为稀土离子Tm3+、Er3+、Ho3+、Dy3+、Tb3+、Gd3+、Eu3+、Sm3+、Nd3+、Pr3+中的一种；其中B3+为稀土离子yb3+、Ce3+、Dy3+、Sm3+、Tm3+、Er3+、Ho3+、Tb3+、Gd3+、Eu3+、Nd3+、Pr3+中的一种。图1为离子对A3+与B3+间的双向协同转光机制图：①高频光激发②正反馈能量传递③中频光发射④低频光激发⑤中频光发射。
具体实现方式为：一种具有协同频率转光性能的材料，分子式为YxYby(∑Ln)zF3，x为相应掺杂元素原子所占的摩尔数，x的取值范围是0≤x＜1，y和z为相应掺杂元素原子所占的摩尔数，y和z的取值范围是0＜y＜1，0＜z≤0.50；
Ln为稀土元素Ce、Tm、Er、Ho、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Nd、Pr中的任意一种或任意几种。
制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，采用常规的高温固相法、水热合成法或共沉淀法中的任意一种。
高温固相法的具体合成方法是：按化学计量比称取相应的稀土元素氟化物为原料，均匀混合研磨后，加入无水乙醇研磨均匀后，将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在50～80℃空气中烘干2小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入一定量的NH4HF2，管式炉两端封闭。NH4HF2的质量大约是混合物质量的30％。在900～1300℃高温煅烧2～8小时后，自然冷却得到成品。稀土氟化物可以从YbF3、YF3、Tm F3、ErF3、HoF3、DyF3、TbF3、GdF3、EuF3、SmF3、NdF3、PrF3和CeF3中选择。无水乙醇的体积可以为稀土氟化物体积的1/2。
水热合成法的具体合成方法为：先将相应的稀土元素氧化物先用盐酸或是硝酸溶解得到相应的盐酸盐或是硝酸盐溶液，然后按化学计量比选取相应体积溶液，混合后磁力搅拌均匀，按化学计量比加入NH4F溶液，继续进行磁力搅拌反应，在140～160℃水热反应，然后自然冷却到室温，离心分离得到的白色沉淀、在50～80℃空气中烘干5小时得到成品。更优选为：为了增加荧光发射强度，烘干后在400～600℃退火1～3小时得到的成品品质会更好。NH4F的物质的量与稀土离子总的物质的量的比例为3∶1，也就是按化学计量比投料。
所述的共沉淀法的具体合成方法为：将相应的稀土元素氧化物用酸溶解得到溶液，按化学计量比选用相应体积的溶液混合后磁力搅拌，按化学计量比将NH4F或NH4HF2溶液逐滴加入到混合液中，磁力搅拌反应，离心分离得到白色沉淀，在超声条件下洗涤、在50～80℃空气中烘干5小时，在600～900℃煅烧2～6小时，然后自然冷却到室温。NH4F的物质的量为2～3倍的要合成材料的物质的量；NH4HF2的物质的量为1～2倍的要合成材料的物质的量。
水热法或是共沉淀法中的稀土元素氧化物可以从Yb2O3、Y2O3、Tm2O3、Er2O3、Ho2O3、Dy2O3、Tb4O7、Gd2O3、Eu2O3、Sm2O3、Nd2O3、Pr6O11和Ce2O3中选择。酸溶解后得到的相应的盐酸盐或是硝酸盐为YbCl3(Yb(NO3)3)、YCl3(Y(NO3)3)、TmCl3(Tm(NO3)3)、ErCl3(Er(NO3)3)、HoCl3(Er(NO3)3)、DyCl3(Dy(NO3)3)、TbCl3(Tb(NO3)3)、GdCl3(Gd(NO3)3)、EuCl3(Eu(NO3)3)、SmCl3(Sm(NO3)3)、NdCl3(Nd(NO3)3)、PrCl3(Pr(NO3)3)和CeCl3(Ce(NO3)3)。
使用所述的具有协同频率转光性能的材料发生协同转光的方法，同时使用紫外光和红外光作为激发源对材料进行激发，所述的紫外光为340～400nm的紫外光，所述的红外光为970～1064nm或1500～1600nm的红外光。
更优选为：同时使用373nm的紫外光与980nm红外光做为激发源对进行激发，或同时使用365nm的紫外光与980nm红外光做为激发源进行激发，或同时使用373nm的紫外光与1543nm红外光做为激发源进行激发。
所述的具有协同频率转光性能的材料在制备太阳能光伏电池中的应用。具有协同频率转光性能的材料以掺杂形式或以镀膜形式被用于太阳能电池中，以提高太阳能光伏效率。
实施例1：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.90Er0.10F3。具体制备方法是：用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和ErCl3溶液，取25.65ml的YbCl3和3.865ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取1g NH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后50℃空气中烘干5小时。在600℃煅烧6小时，然后自然冷却到室温。
实施例2：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.87Er0.13F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和ErCl3溶液，取26ml的YbCl3和3.32ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取2g NH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后70℃空气中烘干5小时。在750℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温。制备出的样品在373nm和980nm共同激发下的发光光谱参见图2。制备出的样品在365nm和980nm共同激发下的发光光谱参见图3。制备出的样品在373nm和1543nm共同激发下的发光光谱参见图4。制备出的样品发射峰658nm的激发谱参见图5。
实施例3：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.50Er0.50F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和ErCl3溶液，取15ml的YbCl3和15ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取2g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后50℃空气中烘干5小时。在800℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温。
实施例4：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.87Er0.13F3。选取一定计量比的2.7068g YbF3和0.3814g ErF3为稀土氟化物原材料，均匀混合后研磨半小时，然后加入1ml的无水乙醇继续研磨一个小时。将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在50℃空气中烘干2小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入2g NH4HF2，管式炉两端封闭，在1300℃煅烧2小时，自然冷却，既得样品。
实施例5：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.90Er0.10F3。选取一定计量比的2.6185g YbF3和0.2932g ErF3为稀土氟化物原材料，均匀混合后研磨半小时，然后加入1.2ml的无水乙醇继续研磨一个小时。将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在80℃空气中烘干2小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入1.5g NH4HF2，管式炉两端封闭，在900℃煅烧8小时，自然冷却，既得样品。
实施例6：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.50Er0.50F3。选取一定计量比的1.5191g YbF3和1.4809g ErF3为稀土氟化物原材料，均匀混合后研磨半小时，然后加入1.5ml的无水乙醇继续研磨一个小时。无水乙醇的体积为稀土氟化物体积的1/2。将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在50℃空气中烘干4小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入3g NH4HF2，管式炉两端封闭，在1200℃煅烧4小时，自然冷却，既得样品。
实施例7：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.50Er0.50F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和ErCl3溶液，取15ml的YbCl3和15ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.67g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在140℃水热12小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后50℃空气中烘干8小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在400℃退火3小时。
实施例8：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.87Er0.13F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和ErCl3溶液，取26ml的YbCl3和3.32ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.67g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在160℃水热8小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后80℃空气中烘干5小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在500℃退火2小时。
实施例9：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.90Er0.10F3。用硝酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的Yb(NO3)3和Er(NO3)3溶液，取25.65ml的Yb(NO3)3和3.865ml的Er(NO3)3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.67g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在150℃水热10小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后60℃空气中烘干6小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在600℃退火1小时。
实施例10：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Er0.03F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YCl3，YbCl3和ErCl3溶液，取8.7ml的YCl3，1ml的YbCl3和0.3ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.35g NH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后70℃空气中烘干5小时。在750℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温，即得样品。
实施例11：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Er0.03F3。选取一定计量比的2.43g YF3，0.44g YbF3和0.13g ErF3为稀土氟化物原材料，均匀混合后研磨半小时，然后加入1ml的无水乙醇继续研磨一个小时。将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在80℃空气中烘干2小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入1.5g NH4HF2，管式炉两端封闭，在1200℃煅烧3小时，自然冷却，既得样品。
实施例12：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Er0.03F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3和Er2O3，配置0.2mol/L的YCl3，YbCl3和ErCl3溶液，取17.4ml的YCl3，2ml的YbCl3和0.6ml的ErCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.45g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在160℃水热8小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后80℃空气中烘干5小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在500℃退火2小时。
实施例13：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.99Tm0.01F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Tm2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和TmCl3溶液，取9.9ml的YbCl3和0.1ml的TmCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取1g NH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后50℃空气中烘干5小时。在600℃煅烧6小时，然后自然冷却到室温。
实施例14：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.99Ho0.01F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Ho2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和HoCl3溶液，取4.95ml的YbCl3和0.05ml的HoCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.3gNH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后70℃空气中烘干5小时。在750℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温。
实施例15：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Yb0.995Nd0.005F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Yb2O3和Nd2O3，配置0.2mol/L的YbCl3和NdCl3溶液，取9.95ml的YbCl3和0.05ml的NdCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取2g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后50℃空气中烘干5小时。在800℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温。
实施例16：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Pr0.03F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3和Pr2O3，配置0.2mol/L的YCl3，YbCl3和PrCl3溶液，取8.7ml的YCl3，1ml的YbCl3和0.3ml的PrCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.35g NH4HF2溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，在超声分离的条件下洗涤3次，然后70℃空气中烘干5小时。在750℃煅烧2小时，然后自然冷却到室温，即得样品。
实施例17：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Ho0.03F3。选取一定计量比的2.43g YF3，0.44g YbF3和0.13g HoF3为稀土氟化物原材料，均匀混合后研磨半小时，然后加入1ml的无水乙醇继续研磨一个小时。将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中并在80℃空气中烘干2小时。将盛放混合物刚玉坩埚移入到管式炉中，令取一坩埚放入1.5g NH4HF2，管式炉两端封闭，在1200℃煅烧3小时，自然冷却，既得样品。
实施例18：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.87Yb0.1Tm0.03F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3和Tm2O3，配置0.2mol/L的YCl3，YbCl3和TmCl3溶液，取17.4ml的YCl3，2ml的YbCl3和0.6ml的TmCl3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.45g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在160℃水热8小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后80℃空气中烘干5小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在500℃退火2小时。
实施例19：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.85Yb0.1Tm0.03Gd0.02F3。用盐酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3、Gd2O3和Tm2O3，配置0.2mol/L的YCl3、YbCl3、GdCl3和TmCl3溶液，取17ml的YCl3，2ml的YbCl3，0.6ml的TmCl3溶液和0.4ml的GdCl3，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.45g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在160℃水热9小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后80℃空气中烘干5小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在500℃退火1.5小时。
实施例20：
合成具有协同频率转光性能的氟化物的分子式为Y0.84Yb0.1Tm0.03Pr0.03F3。用硝酸溶解稀土元素氧化物Y2O3，Yb2O3、Pr6O11、Tb4O7、Eu2O3和Tm2O3，配置0.2mol/L的Y(NO3)3，Yb(NO3)3、Pr(NO3)3和Tm(NO3)3溶液，取16.8ml的Y(NO3)3，2ml的Yb(NO3)3，0.6ml的Tm(NO3)3和0.6ml的Pr(NO3)3溶液，并对混合液进行磁力搅拌半小时。取0.45g NH4F溶于10ml去离子水中，然后逐滴加入到混合液中，并对混合液进行磁力搅拌半小时。把混合液移入到特氟纶聚四氟乙烯为衬底的水热反应釜中在160℃水热8小时，然后自然冷却到室温。离心分离反应后的混合液，得到白色沉淀，然后80℃空气中烘干5小时，既得样品。为了增加荧光发射强度，样品可以在500℃退火2小时。
Claims (9)
1.一种具有协同频率转光性能的材料，其特征在于，分子式为YxYby(∑Ln)zF3，0≤x＜1，0＜y＜1，0＜z≤0.50；Ln为稀土元素Ce、Tm、Er、Ho、Dy、Tb、Gd、Eu、Sm、Nd、Pr中的任意一种或任意几种。
2.制备权利要求1所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，其特征在于，采用常规的高温固相法、水热合成法或共沉淀法中的任意一种。
3.如权利要求2所述的制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，其特征在于，高温固相法的具体合成方法是：按化学计量比称取相应的稀土元素氟化物为原料，均匀混合研磨后，加入无水乙醇研磨均匀后，烘干，加入NH4HF2后，在900～1300℃高温煅烧后，自然冷却得到成品。
4.如权利要求2所述的制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，其特征在于，水热合成法的具体合成方法为：先将相应的稀土元素氧化物先用酸溶解，然后按化学计量比选取相应体积溶液，混合后磁力搅拌均匀，按化学计量比加入NH4F溶液，继续进行磁力搅拌反应，在140～160℃水热反应，然后自然冷却到室温，离心分离得到沉淀、烘干得到成品。
5.如权利要求4所述的制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，其特征在于，烘干后在400～600℃退火1～3小时得到成品。
6.如权利要求2所述的制备所述的具有协同频率转光性能的材料的方法，其特征在于，所述的共沉淀法的具体合成方法为：将相应的稀土元素氧化物用酸溶解得到溶液，按化学计量比选用相应体积的溶液混合后磁力搅拌，按化学计量比将NH4F或NH4HF2溶液逐滴加入到混合液中，磁力搅拌反应，离心分离得到白色沉淀，超声洗涤、烘干，在600～900℃煅烧2～6小时，然后自然冷却到室温。
7.使用权利要求1所述的具有协同频率转光性能的材料发生协同转光的方法，其特征在于，同时使用紫外光和红外光作为激发源对材料进行激发，所述的紫外光为340～400nm的紫外光，所述的红外光为970～1064nm或1500～1600nm的红外光。
8.使用权利要求1所述的具有协同频率转光性能的材料发生协同转光的方法，其特征在于，同时使用373nm的紫外光与980nm红外光做为激发源对进行激发，或同时使用365nm的紫外光与980nm红外光做为激发源进行激发，或同时使用373nm的紫外光与1543nm红外光做为激发源进行激发。
9.权利要求1所述的具有协同频率转光性能的材料在制备太阳能光伏电池中的应用。
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