《新型輻致光伏核電池的螢光光譜調控與增強機理研究》是依託南京航空航天大學，由劉雲鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型輻致光伏核電池的螢光光譜調控與增強機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉雲鵬
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
輻致光伏效應核電池作為未來低功率電子器件的長壽命微型動力源，具有較高的研究價值和發展潛力。本項目在已有研究基礎之上，提出“量子點調控”和“表面等離激元共振強化”相結合的改進新思路，以提高輻致光伏效應核電池中輻致螢光光譜與光伏回響的匹配程度，並增強輻致螢光的發射強度。建立微納米尺度的電池換能單元精細結構模型，採用歷史凝聚算法、Kubelka-Munk理論以及精細平衡原理等，精確模擬α粒子、輻致螢光光子及電子空穴對的輸運過程，構建核電池各物理參量與電池性能的理論關係。研究核殼結構量子點螢光材料的結構參數對輻致螢光光譜的調控機理；揭示金屬納米顆粒表面等離激元共振效應對螢光發射的增強機制，獲得量子點和金屬納米顆粒的物理參量最佳化值及理想耦合方式。以製備出的改進型電池樣品為測試對象，研究同位素源α粒子對新型螢光材料長期作用的影響規律，評估電池使用壽命和性能穩定性，為此類型核電池的實際套用提供技術參考。
結題摘要
針對輻致光伏效應核電池開展了螢光光譜調控與增強技術研究，重點對量子點螢光層核電池的製備和性能穩定性進行了研究。主要研究成果有：（1）建立了電池微納米尺度結構模型，精確模擬了β粒子、螢光光子及電子空穴對在換能材料中的輸運過程，構建了各項物理參量與電池性能的回響關係。在5.92mg/cm2的Pm 241源輻照下，電池總效率隨螢光層厚度先增後減。禁頻寬度為2.075eV時，總效率達到2.6%。（2）搭建了絕對光強測試平台，分析了量子點螢光材料不同粒徑和修飾厚度下光譜峰值和β輻致螢光強度的變化規律，給出了量子點最佳結構參數。（3）製備了“CdSe/ZnS量子點螢光材料+金屬納米顆粒”結構的輻致光伏效應同位素電池樣品2個；研究發現，油相量子點中添加Au納米顆粒，其相對螢光強度提升約26倍；水相量子點中添加Ag納米顆粒後，其相對螢光強度提升約51倍；同位素電池輸出功率提升2倍以上。（4）在Am-241 α源輻照下，核電池能量轉換效率達到0.50%；（5）在質子束和電子束分別輻照下，研究表明ZnS基質的螢光層輻照穩定性較高，可以長期套用於輻致光伏效應核電池。（6）發表SCI學術論文20篇；申請國家發明專利5項；獲得江蘇省微課教學比賽一等獎；培養研究生2名，獲省優秀論文1項，在讀博士2名，在讀碩士3名。
