УДК: 535.37

Новые люминесцентные стекла и стеклокерамики и перспективы их использования в солнечной энергетике

Афанасьев В.П., Васильев В.Н., Игнатьев А.И., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Афанасьев В.П., Васильев В.Н., Игнатьев А.И., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А. Новые люминесцентные стекла и стеклокерамики и перспективы их использования в солнечной энергетике // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 10. С. 69–79.

Afanas’ev V. P., Vasil’ev V. N., Ignat’ev A. I., Kolobkova E. V., Nikonorov N. V., Sidorov A. I., Tsekhomskiĭ V. A. New luminescent glasses and prospects of using them in solar energy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2013. V. 80. № 10. P. 69–79.

Ссылка на англоязычную версию:

V. P. Afanas’ev, V. N. Vasil’ev, A. I. Ignat’ev, E. V. Kolobkova, N. V. Nikonorov, A. I. Sidorov, and V. A. Tsekhomskiĭ, "New luminescent glasses and prospects of using them in solar energy," Journal of Optical Technology. 80(10), 635-641 (2013). https://doi.org/10.1364/JOT.80.000635

Аннотация:

Проведен сравнительный анализ люминесценции и поглощения стекол с молекулярными кластерами серебра, селена и нанокристаллами хлорида меди и сульфида кадмия с точки зрения спектральной даун-конверсии коротковолнового излучения Солнца в спектральный интервал максимальной эффективности фотоэлектрического преобразователя солнечного элемента. Показано, что при соответствующем подборе люминесцентных центров в стекле может быть обеспечено эффективное преобразование ультрафиолетового и фиолетового излучений в спектральную область 450−700 нм, что в перспективе позволит уменьшить количество каскадов в солнечном элементе.

Ключевые слова:

люминесценция, стекло, молекулярный кластер, квантовая точ- ка, солнечная энергетика

Список источников:

1. Де Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 704 с.
2. Thin-film silicon solar cells / Ed. by Shah A. Laussanne: EPFL Press, 2010. 430 p.
3. Хвостиков В.П., Власов А.С., Сорокина С.В., Потапович Н.С., Тимошина Н.Х., Шварц М.З., Андреев В.М. Высокоэффективный (eta = 39,6%, AM 1,5D) каскад фотопреобразователей в системе со спектральным расщеплением солнечного излучения // ФТП. 2011. Т. 45. В. 6. С. 810–815.
4. Zhang J.J., Dai S.X., Wang G.N. Investigation of upconversion luminescence in Er3+/Yb3+ codoped tellurite glasses and fibers // Phys. Lett. A. 2005. V. 345. № 4–6. P. 409–414.
5. Nirmal M., Dabbousi B.O., Bawendi M.B., Macklin J.J., Trautman J.K., Harris T.D., Brus L.E. Fluorescence intermittency in single cadmium selenide nanocrystals // Nature. 1996. V. 383. P. 802–804.
6. Tittel J., Gohde W., Koberling F., Basche T., Kornowski A., Weller H., Eychmuller A. Fluorescence spectroscopy of single CdS nanocrystals // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 3013–3019.
7. Олейников В.А., Суханова А.В., Набиев И.Р. Флуоресцентные полупроводниковые нанокристаллы в биологии и медицине // Рос. нанотехнологии. 2007. Т. 2. № 1–2. С. 160–173.
8. Eichelbaum M., Rademann K., Hoell A., Tatchev D.M., Weigel W., Stoßer R., Pacchioni G. Photoluminescence of atomic gold and silver particles in soda-lime silicate glasses // Nanotechnology. 2008. V. 19. P. 135701- 1–135701-6.
9. Karthikeyan B. Fluorescent glass embedded silver nanoclusters: An optical study // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 114313-1–114313-5.
10. Колобкова Е.В., Мелехин В.Г., Пенигин А.Н. Оптическая стеклокерамика на основе фторсодержащих силикатных стекол, активированных редкоземельными ионами // Физ. и хим. стекла. 2008. Т. 33. № 1. С. 12–19.
11. Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Люминесценция молекулярных кластеров серебра в оксифторидных стеклах // Опт. и спектр. 2013. Т. 114. № 2. С. 260–264.
12. Zhou J.Z.-H., Wang W.-N., Fan K.-N. Density functional study of the interaction of molecular oxygen with small neutral and charged silver clusters // Chem. Phys. Lett. 2006. V. 421. P. 448–451.
13. Cuong N.T., Tikhomirov V.K., Chibotaru L.F., Stesmans A., Rodríguez V.D., Nguyen M.T., Moshchalkov V.V. Experiment and theoretical modeling of the luminescence of silver nanoclusters dispersed in oxyfluoride glass // J. Chem. Phys. 2012. V. 136. Р. 174108-1–174108-7.
14. Sharma J., Yeh H.-C., Yoo H., Werner J.H., Martinez J.S. A complementary palette of fluorescent silver nanoclusters // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 3280–3282. 15. Игнатьев А.И., Нащекин А.В., Неведомский В.М., Подсвиров О.А., Сидоров А.И., Соловьев А.П., Усов О.А. Особенности формирования наночастиц серебра в фототерморефрактивных стеклах при электронном облучении // ЖТФ. 2011. Т. 81. В. 5. С. 75–80.
16. Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Tsekhomskii V.A. Silver nanoparticles in oxide glasses: technologies and properties // В кн. “Silver nanoparticles” / Ed. by Perez D.P. Vukovar, Croatia: In-Tech, 2010. 334 p. (P. 177–201).
17. Игнатьев А.И., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Влияние ультрафиолетового облучения и термообработки на люминесценцию молекулярных кластеров серебра в фото-термо-рефрактивных стеклах // Опт. и спектр. 2013. Т. 114. № 5. C. 838–844.
18. Zhao S., Li Z.-H., Wang W.-N., Fan K.-N. Density functional study of the interaction of chlorine atom with small neutral and charged silver clusters // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. Р. 144701-1–144701-5.
19. Tervonen A., West B. R., Honkanen S. Ion-exchanged glass waveguide technology: a review // Opt. Eng. 2011.
V. 50. Р. 071107-1–071107-15.
20. de Boer D.K.G., Broer D.J., Debije M. G., Keur W., Meijerink A., Ronda C.R., Verbunt P.P.C. Progress in hosphors
and filters for luminescent solar concentrators // Opt. Exp. 2012. V. 20. P. 395–405.
21. Hayes T.M., Lurio L.B., Olson P.J., Persens P.D. XAS study of CdS nanocrystals formed in glass // Phys. B. 1995. V. 208–209. P. 585–586.
22. Demourges A., Greaves G.N., Bilsborrow R., Baker G., Sery A., Speit B. XAFS study of CdSe quantum dots in silicate glass // Nuclear Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1997. V. 97. № 1–4. P. 166–168.
23. Alves M.C.M., Alves O.L., Barbosa L.S., Craievich A.F., Ramos A., Traverse A. XAFS study of CdTe1–xSx semiconductor glass composites // J. De Phys. IV. 1997. V. 7. № C2. P. 2. P. 1251–1252.
24. Ким А.А., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А., Ширшнев П.С. Нелинейно-оптические эффек-
ты в стеклах с нанокристаллами хлорида меди // Письма в ЖТФ. 2011. T. 37. № 9. С. 22–28.
25. Голубков В.Н., Ким А.А., Никоноров Н.В., Цехомский В.А., Ширшнев П.С. Выделение наноразмерных кристаллов CuBr и CuCl в калиевоалюмоборатных стеклах // Физ. и хим. стекла. 2012. Т. 38. С. 303–307.
26. Dotsenko A.V., Glebov L.B., Tsekhomsky V.A. Physics and chemistry of photochromic glasses. N.-Y.: CRC
Press LLC, 1998. 190 p.
27. Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А., Шахвердов Т.А. Широкополосная люминесценция меди
в калиево-алюмо-боратных стеклах // Опт. и cпектр. 2013. Т. 114. № 3. С. 417–421.
28. Poater A., Duran M., Jaque P., Toro-Labbe A., Sola M. Molecular structure and bonding of copper cluster monocarbonyls CunCO (n = 1–9) // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 6526–6531.
29. Wang Y., Herron N., Mahler W., Suna A. Linear- and nonlinear optical properties of semiconductor clusters
// J. Opt. Soc. Am. B. 1989. V. 6. № 4. P. 808–813.
30. Lin C.-C., Chen H.-C., Tsai Y. L., Han H.-V., Shih H.-S., Chang Y.-A., Kuo H.-C., Yu P. Highly efficient СdS-quantum-dot-sensitized GaAs solar cells // Opt. Exp. 2012. V. 20. № S2. P. A319–A326.