亚铜离子激活玻璃荧光太阳能聚集器的仿真分析任务书

 2022-01-14 09:01

全文总字数:4700字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

稀土是宝贵且不可再生的战略性资源和许多高科技产品不可或缺的原材料。为了更有效地开发稀土元素的价值,近年来国内外围绕稀土替代材料进行了大量研究。其中,具有紫外-可见发光效率高、地壳丰度高和价格低廉等优势的亚铜离子(Cu )倍受关注,并极具潜力用于开发新型的无稀土发光材料。其中,荧光玻璃具有制造成本低廉、光学质量高、可实现大尺寸及特殊形状材料的批量制备等优点,在显示背光源及荧光太阳能聚集器领域具有重要的潜在应用,作为当前稀土替代发光材料的重要研究方向之一。

目前,玻璃基质中Cu 离子的光致发光和辐照发光已在磷酸盐、硼酸盐和高硅氧等体系中有所报道。它们的激发带和发射带分别可在中波紫外-近紫外和蓝色-绿色光波段可调谐。虽然,最新研究揭示了玻璃中Cu 离子能在近紫外光激发下,产生大斯托克斯位移的黄绿色荧光,但受限于基质玻璃的热稳定性和制备条件,仍难实际应用于白光LED器件。而Cu 激活玻璃在LSC器件领域的应用研究,目前仍罕见报道。因此,从理论上对基于Cu 激活玻璃的LSC器件进行分析,揭示影响效率的关键光谱性质参数,对于Cu 激活玻璃的实用化开发有着重要的意义。

针对以上背景,本课题拟在综述Cu 激活玻璃光学性质的基础上,结合团队前期在Cu 激活硅酸盐玻璃领域的工作基础,采用文献中已报道的计算程序,仿真计算基于Cu 激活玻璃的“三明治”结构荧光太阳能聚集器效率,分析讨论玻璃光学参数和发光性质对器件聚光效率的影响规律,并揭示高效率Cu 激活玻璃荧光太阳能聚集器对Cu 光谱性质的要求。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系,综述Cu 激活玻璃的光学性质,完成开题报告;

2. 掌握玻璃配合料的计算方法,掌握采用熔融-淬冷法制备硅酸盐玻璃的方法,并制备不少于3个具备可见发光的玻璃样品;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系,确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,制备亚铜离子激活硅酸盐玻璃的方法,并获得可用于光谱表征的玻璃样品。

第8-12周:采用分光光度计和荧光分光光度计等测试技术对玻璃的透过率、PL和PLE光谱等光学性能进行测试。根据已报道的数学模型,采用VC 编写LSC的性能仿真软件,并计算LSC的效率。

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4. 主要参考文献

[1] Jiménez J A. Absorption Spectroscopy Analysis of Calcium–PhosphateGlasses Highly Doped with Monovalent Copper[J]. ChemPhysChem, 2016, 17.

[2] Gómez S, Urra I , Valiente R , et al. Spectroscopic studyof Cu2 /Cu doubly doped and highly transmitting glasses forsolar spectral transformation[J]. Solar Energy Materials Solar Cells, 2011,95(8):2018-2022.

[3] Jiménez J A. Emission properties and temperature dependenceof Cu luminescence in the CaO–CaF2–P2O5 ternary glass system co-doped with CuO and SnO[J]. Journal of Physics and Chemistryof Solids, 2015, 85:212-217.

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