稀土发光材料因其独特的电子层结构,而表现出引人注目的固体发光效果。通过各种稀土元素的混合掺杂,理论上可以实现各种光谱的发射。稀土发光材料具有吸收截面大、发光效率高、荧光寿命长、光物理输出稳定和光谱调节强等特点,被广泛运用在生物、显像、医疗和太阳能电池等各个领域。钙钛矿太阳能电池作为一种清洁、低能耗的环境友好型能源近些年来被广泛关注。作为新一代太阳能电池的领军材料,钙钛矿太阳能电池因其具有适宜的直接带隙半导体宽度、较长的载流子寿命、优异的电导率和高效的光电转换效率得到众多科研工作者的青睐。在过去的短短几年间,钙钛矿太阳能电池异军突起,光电转换效率由3.8%迅速突破到22.1%。而在钙钛矿太阳能电池的各种结构中,TiO₂介孔层拥有优异的半导体性能和均匀的介孔支架结构,成为突破各种效率的重要类型。但实验中我们发现MAPbI₃型钙钛矿只能够高效利用400nm-800nm的可见光,而对太阳光谱中占比44%的近红外光却因为带隙宽度不匹配被浪费掉。另外,由于TiO₂具有良好的催化效应,在钙钛矿和二氧化钛接触面异质结很容易在紫外光下催化分解,基于此,我们开展了如下工作:第一部分:我们首先使用溶剂热法制备颗粒尺寸均一、分散良好的NaYF₄:Yb³⁺,Tm³⁺@TiO₂纳米颗粒,这种核壳纳米颗粒既可以有效地转换近红外光,又具有优异的半导体性质。我们继而将不同比例的核壳颗粒与TiO₂浆料混合制备成介孔层。装配太阳能电池后,我们发现上转换发光颗粒可以高效地转换近红外光、增加可见光散射和载流子异质结转移,优化后的上转换介孔层效率相比于参比样品提高了18.77%。通过紫外可见吸收、近红外上转换发光以及可见光散射表征证明了其效率提高机理,相比于纯二氧化钛介孔层,掺杂后的电池性能具有明显提升。第二部分:太阳光谱中的紫外部分对于钙钛矿有明显的分解作用,鉴于此我们设计了一种新型的NaGdF₄:Eu³⁺纳米介孔薄膜。这种荧光介孔薄膜不仅具有高效的下转换发光效率,而且不会对钙钛矿层产生催化分解作用。首先我们用溶剂热法合成下转换发光效率较高的单分散纳米颗粒,随后我们用稀盐酸对其表面进行油酸质子化过程,去除掉其表面的油酸配体后将NaGdF₄:Eu³⁺配制成荧光浆料。扫描电子显微镜表征显示NaGdF₄:Eu³⁺荧光介孔薄膜具有明显的介孔结构。我们对荧光介孔层进行吸收光谱、激发光谱和发射光谱表征,发现其具有高效的下转换发光效果,而且对可见光没有明显吸收。随后我们对荧光介孔层进行电学性能优化,以期获得高效的光电转换效率并能够在UV光下保持长期稳定。