随着不可再生资源大量消耗,可再生资源的研究利用引起了人们广泛的关注,其中太阳能发电因其清洁性和可再生性成为了研究的热点之一。以太阳能为主要能源的电池的作用主要是将充沛的太阳散发出的能量通过器件转变成电能。虽然该种电池在太阳能领域经历了半个世纪的发展,但由于太阳能的转化效率低,使得太阳能发电的成本相对昂贵。限制太阳能电池效率的一个主要原因是电池器件只能利用太阳辐射能的一部分,大部分紫外和红外光辐射的能量被浪费。此外,对于染料敏化型太阳能电池,紫外辐射会对染料产生光氧化效应,使得染料性能减弱,从而进一步影响了太阳能电池的效率。目前,提高太阳能电池的效率的普遍方法是在电池表面添加一层聚脂薄膜紫外过滤层,以防止紫外辐射伤害,但是这种方法同样无法利用高能紫外太阳辐射。通过研究发现,一种更为适用的方法是在电池表面添加一层稀土掺杂的无机透明材料,这种方法不仅可以避免高能紫外辐射对电池的损坏,而且能使紫外光子转换成太阳能电池可吸收的低能可见光光子,从而提高太阳能电池的转换效率。这种改进太阳能电池的方法有着不可忽视的作用,尤其在紫外辐射非常充足的外太空中有着良好的应用前景。基于这种考虑,我们采用传统高温固相熔融方法进行多次不同浓度Ce³⁺和Tb³⁺离子掺杂的对比试验,得到了五种不同掺杂浓度的Ce³⁺和Tb³⁺硼酸盐玻璃样品,同时,测试并研究了Ce³⁺和Tb³⁺不同浓度情况下掺杂的碱土硼酸盐玻璃相关的光谱,并对Ce³⁺和Tb³⁺掺杂的硼酸盐玻璃在积分球光谱测试系统中进行测试。本工作取得了以下成果:1.Tb³⁺掺杂的LKZBSB玻璃在365nm的激发下,在543nm处对应的5D4?7F5能级跃迁发射强度最强,发出明显的绿色荧光,相同的条件下,随着Tb离子掺杂浓度的增加,玻璃样品的绿色荧光发射光谱的发射强度显著增强。在280³80 nm范围内能够有效的被紫外光激发从而获得非常有效的荧光发射。在374 nm近紫外LED激发下Tb³⁺的541nm高效绿色荧光发射的荧光量子产率达到了5.11%,四个可见特征发射峰荧光总的量子产率为8.05%,揭示出Tb³⁺掺杂LKZBSB具有很强的荧光发射。2.Ce³⁺掺杂的LKZBSB玻璃在近紫外光激发时,吸收高能紫外能量,通过5d?4f的能级跃迁,使得Ce³⁺能够将高能紫外光子转化成低能可见光子,产生了明亮的蓝色荧光。同时,通过监测460nm发射的激发光谱,主激发带位280⁴00nm范围内,是属于Ce³⁺的4f-5d电子跃迁形成的宽带激发谱。由此可以说明,Ce³⁺在紫外的激发下,有着非常明显的效果,同时也非常适合被紫外辐射激发。3.0.02 wt%Ce O2和0.4 wt%Tb4O7共掺的LKZBSB玻璃在330nm激发时,其中340⁴75nm波长范围内的蓝紫发射带是Ce³⁺的5d?4f跃迁发射,在475⁶45nm波长范围内的发射峰分别位于486,541,583和620nm,归属于Tb³⁺的5D4?7F6,5D4?7F5,5D4?7F4和5D4?7F3能级跃迁发射。由于Ce³⁺和Tb³⁺荧光的共同作用,Ce³⁺和Tb³⁺共掺的LKZBSB玻璃在紫外光激发下呈现蓝绿光,且Ce³⁺的掺杂使Tb³⁺发射强度明显大于单掺Tb³⁺时的发射强度,由此可见Ce³⁺对Tb³⁺的敏化作用十分显著。4.通过对比0.02 wt%Ce O2–0.4 wt%Tb4O7共掺和0.4 wt%Tb4O7单掺的LKZBSB玻璃在541nm荧光下的敏化率曲线可以看到在288³36nm的激发波长范围内的敏化倍数均超过2,其中在308nm波长处的敏化率最大值为51.6。而0.02 wt%Ce O2–0.2 wt%Tb4O7共掺和0.2 wt%Tb4O7单掺的LKZBSB玻璃的敏化倍数均超过3,其中在308nm波长处的敏化率最大值为72.9。进一步证实了在中波和长波紫外激发下Ce³⁺对Tb³⁺的敏化作用,同时作为光转换层对增强型太阳能电池的研发具有重要的利用价值。