1 吉林大学 白求恩第一医院, 吉林 长春 130021
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
3 阿姆斯特丹大学 范德霍夫分子科学研究所, 荷兰 阿姆斯特丹 1098 XH
在Yb3+和Er3+共掺杂氟化物纳米体系中, 2%Er3+掺杂浓度为上转换发光的最佳浓度, 高于这个浓度, 随着Er3+掺杂浓度的增加,将发生严重上转换发光浓度猝灭, 已为人们广泛认知和接受。本文合成了不同Er3+/Yb3+掺杂浓度比的NaYb1-xF4∶Er3+x系列上转换发光纳米粒子。通过扫描电镜、XRD和荧光光谱等分析方法对这些合成的样品进行了表征。研究结果表明, 当Er3+/Yb3+掺杂浓度比在0.02/0.98~0.2/0.8和0.6/0.4~0.8/0.2范围时, 合成的NaYb1-xF4∶Er3+x纳米粒子分别为α相和β相结构; 而特别值得注意的是, 当掺杂浓度比在0.3/0.7~0.4/0.6范围时, 合成的纳米粒子为从α相向β相过渡的α相和β相共存相结构。Er3+/Yb3+最佳掺杂浓度比分别为0.02/0.98和0.4/0.6的两种α相和β相共存相结构的纳米粒子都展现了非常好的上转换发光增强。这些结果对于理解稀土离子浓度发光猝灭机制, 提高上转换发光效率, 促进稀土纳米发光材料在新型光源、生物医学和激光等领域的应用都具有重要的科学研究意义和启发作用。
氟化物纳米粒子 Yb3+和Er3+共掺杂 最佳浓度 相变 上转换发光 fluoride nanoparticles co-doping with Yb3+and Er3+ optimal concentration ratio phase transition upconversion luminescence
1 北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
2 中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
光伏发电是目前太阳能最佳的利用方式之一, 但发电成本高。 利用聚光结构提高光的转换和收集效率, 是提高太阳能电池效率、 减少电池用量、 降低光伏发电系统成本的重要途径。 以Lumogen F Red 305 (LR305) 染料作为荧光材料, 将其掺杂到PMMA中, 通过本体聚合法制作出尺寸为50 mm×50 mm×5 mm的PMMA平面荧光太阳能聚光波导, 对其光学特性进行表征, 同时将太阳能电池粘贴到聚光波导的输出端面, 通过测试平面荧光太阳聚光波导对太阳能电池性能的影响研究了荧光太阳能聚光波导的聚光特性。
荧光太阳能聚光波导 聚光比 能量转换效率 Luminescent solar concentrator waveguide Lumogen F Red 305 Lumogen F Red 305 dye Concentration ratio Power conversion efficiency 光谱学与光谱分析
2016, 36(4): 1001
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
针对传统聚光系统聚光倍数低、造价昂贵且结构复杂的弊端, 对高倍太阳能聚光镜进行了设计研究。利用卡塞格林结构具有高倍聚光及光束耦合的优点进行编程建模, 设计了新型高倍太阳能聚光镜, 给出了设计方法及运用光学软件ZEMAX以不同入射角度入射时的模拟结果。模拟结果表明, 设计的太阳能聚光镜消除了球差的影响, 在太阳光入射角为05°时, 实现有效聚光比为544, 光学效率为84835%。该聚光镜较传统聚光镜有更高的光学效率, 并且结构简单、价格低廉, 有望商业化。
非成像光学 太阳能聚光镜 卡塞格林结构 聚光比 non-imaging optics solar concentrate mirror Cassegrain structure concentration ratio
设计理想的太阳电池正面电极栅线图形，使高注入条件下的聚光太阳电池获得较高转换效率，是聚光太阳电池研制中的一个重要问题。文章从栅线的总相对功率损失理论出发，采用计算机模拟分析，获得聚光倍数与栅线尺寸及总相对功率损耗的关系；并给出了典型聚光倍数（即250倍、500倍、1000倍）条件下的栅线优化设计。研究结果可为不同聚光倍数下太阳电池电极栅线的制作提供理论依据。
聚光倍数 三结砷化镓太阳电池 栅线设计 功率损耗 concentration ratio triplejunction GaAs solar cell design of grid pattern power loss
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心,长春 130033
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
为了提高聚光系统的聚光效率，设计了一种户外聚光测试系统.选二阶菲涅耳聚光系统为测试对象，采用局部测量法测试其性能.利用软件模拟聚光系统的透过率、聚光效率和聚光光斑照度分布，并利用户外聚光测试系统对二阶菲涅耳聚光系统进行实验测试.将模拟结果与实验结果对比发现:二者的光斑分布均匀性比较接近，透过率相差1.800%；聚光效率相差4.346%，主要差异来源于加工误差和测量误差.据此可以为设计和加工提供信息反馈，从而改进加工工艺，提高聚光效率.
非成像光学 聚光测试系统 菲涅耳聚光系统 聚光比 聚光效率 Non-imaging optics Concentration test system Fresnel concentration system Concentration ratio Concentration efficiency
北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室和传热与能源利用北京市重点实验室, 北京 100124
在设计聚光太阳能热发电系统时，有必要分析聚光装置的聚光比。线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似，该聚光装置中每一行反射镜面均实时跟踪太阳，将太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上，故每一镜元在吸热器上形成的反射光带宽度均时刻变化，这使系统聚光比分析变得非常复杂。利用二维光学分析，得到线性菲涅耳反射装置任一镜元的剖面角、跟踪倾角、单个镜元在吸热器平面上的光带宽度计算公式；得到线性菲涅耳聚光反射装置的几何聚光比公式并分析几何聚光比随镜元个数与相对距离的变化趋势。在分析系统聚光比的基础上，对该类系统镜场的宽度及塔高进行优化。最后给出考虑日轮张角情况下的几何聚光比变化。
几何光学 线性菲涅耳聚光装置 光带宽度 几何聚光比 优化
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心， 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
为弥补因太阳模拟器光线发散角大、测试口径小不适用于光伏聚光系统测试的缺陷，设计了大口径、高平行度的室内聚光测试系统。另外还提出了一种新的聚光测试方法：分立光谱局部测量法。首先选二阶菲涅耳聚光系统为测试对象，利用单色光局部测量法测试该聚光系统的聚光效率，然后利用各种单色光的权重与聚光效率计算聚光系统的平均聚光效率，最后将实验结果与模拟结果进行对比分析。二阶菲涅耳聚光系统模拟聚光效率为88.623%，聚光测试系统测得聚光效率为85.45%，二者的聚光效率相差3.173%，透射比和光斑照度的均匀性均比较接近。聚光效率的差异主要来源于聚光系统的加工制作误差和测量误差。通过实验数据分析，验证了室内聚光测试系统的科学性与可行性。室内聚光测试系统光线发散角为0.267°，与太阳光发散角相匹配，出光口径为145 mm，可实现大口径聚光系统的性能测试。该系统结构简单、成本低，在太阳能聚光领域内有广阔的应用前景。
非成像光学 聚光测试系统 菲涅耳聚光系统 聚光比 聚光效率
分析讨论了复合抛物面型集光器与多模光纤的耦合效率和集光器设计之间的关系,提出了采用截底法和截顶法提高集光器与多模光纤耦合效率的方案。
复合抛物面型集光器 集光率 耦合效率
