Abstract Among thin film solar cells, CdS–CdTe solar cell is one of the earliest and most successful devise owing to high absorption co-efficient of CdTe for the solar radiations. However, the conversion efficiency drops drastically below 500 nm due to the absorption in the CdS window layer. Down shifting of 350–500 nm solar radiations is expected to overcome this drawback. It is suggested that Cr3+, Mn4+ or Sm2+ activators can provide efficient absorption of radiations in near ultraviolet (nUV)-visible region and emission around 700 nm. Synthesis and photoluminescence (PL) characterization of several such phosphors is described. Cr3+ exhibits efficient luminescence in aluminate hosts Al5GeO9.5, SrMgAl10O17:Cr, SrMgAl10O17:Eu,Cr which could be easily prepared by combustion synthesis. In oxidic hosts prepared by conventional solid state reaction; Li2Mg3SnO6:Mn4+, Mg2TiO4:Mn4+ and Ca14Zn6Al10O35:Mn4+, emission is obtained close to 700 nm where the CdS–CdTe solar cell has good response. BaAl2Si2O8:Sm2+, and BaB8O13:Sm2+ were also prepared by solid state reaction. These phosphors exhibited line emission close to 700 nm and excitation over broad spectra range. All these phosphors were characterized using XRD, photoluminescence (PL) and lifetime measurements. PL spectra are analysed in terms of Racah parameters. The PL characteristics of these phosphors are compared and it is shown that Cr3+ doped phosphors possess unwanted excitation beyond 500 nm while Mn4+ doped samples show good response either in nUV or in blue region but not both. BaAl2Si2O8:Sm2+ has optimum properties among the phosphors studied. It is suitable as a spectral converter for CdS–CdTe solar cell.

中文翻译：

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用于 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器

摘要 在薄膜太阳能电池中，CdS-CdTe太阳能电池由于CdTe对太阳辐射的吸收系数高，是最早和最成功的设计之一。然而，由于 CdS 窗口层的吸收，转换效率在 500 nm 以下急剧下降。350-500 nm 太阳辐射的下移有望克服这一缺点。建议 Cr3+、Mn4+ 或 Sm2+ 活化剂可以有效吸收近紫外 (nUV)-可见光区域的辐射并发射 700 nm 左右的辐射。描述了几种此类磷光体的合成和光致发光 (PL) 表征。Cr3+ 在铝酸盐基质 Al5GeO9.5、SrMgAl10O17:Cr、SrMgAl10O17:Eu,Cr 中表现出有效的发光，它们可以很容易地通过燃烧合成制备。在通过常规固态反应制备的氧化主体中；Li2Mg3SnO6:Mn4+、Mg2TiO4:Mn4+ 和 Ca14Zn6Al10O35:Mn4+，在接近 700 nm 处获得发射，其中 CdS–CdTe 太阳能电池具有良好的响应。BaAl2Si2O8:Sm2+ 和 BaB8O13:Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Mn4+ 和 Ca14Zn6Al10O35:Mn4+，在接近 700 nm 处获得发射，其中 CdS-CdTe 太阳能电池具有良好的响应。BaAl2Si2O8:Sm2+ 和 BaB8O13:Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Mn4+ 和 Ca14Zn6Al10O35:Mn4+，在接近 700 nm 处获得发射，其中 CdS-CdTe 太阳能电池具有良好的响应。BaAl2Si2O8:Sm2+ 和 BaB8O13:Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。在接近 700 nm 处获得发射，其中 CdS-CdTe 太阳能电池具有良好的响应。BaAl2Si2O8:Sm2+ 和 BaB8O13:Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。在接近 700 nm 处获得发射，其中 CdS-CdTe 太阳能电池具有良好的响应。BaAl2Si2O8:Sm2+ 和 BaB8O13:Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不能同时显示两者。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Sm2+ 也是通过固相反应制备的。这些磷光体表现出接近 700 nm 的线发射和宽光谱范围内的激发。所有这些磷光体都使用 XRD、光致发光 (PL) 和寿命测量进行表征。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。光致发光 (PL) 和寿命测量。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。光致发光 (PL) 和寿命测量。根据 Racah 参数分析 PL 光谱。比较了这些磷光体的 PL 特性，结果表明 Cr3+ 掺杂的磷光体在 500 nm 以上具有不需要的激发，而 Mn4+ 掺杂的样品在 nUV 或蓝色区域显示出良好的响应，但不是两者兼而有之。BaAl2Si2O8:Sm2+ 在所研究的荧光粉中具有最佳性能。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Sm2+ 在所研究的磷光体中具有最佳特性。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。Sm2+ 在所研究的磷光体中具有最佳特性。它适合作为 CdS-CdTe 太阳能电池的光谱转换器。