目前,太阳能电池主要材料的禁带宽度普遍高于1eV,使得低于该能量值的太阳光不能被电池材料所吸收,太阳能电池对太阳光谱的响应范围很低,这也是制约太阳能电池转换效率的关键因素。而稀土上转换发光材料能将波长较长的近红外光转化为短波长的光,利用上转换材料有助于拓宽太阳能电池对太阳光谱的响应范围,从而提高太阳能电池的转化效率。对高温固相法制备的不同掺杂浓度C12A7:Yb³⁺/Tm³⁺/Er³⁺上转换材料进行了研究。发现掺杂稀土离子以晶格替代的方式进入了C12A7晶体结构中,且掺杂稀土离子浓度变化并没有引起明显的形貌变化;在980 nm激光激发下,样品在490nm、520 nm/550 nm处的光谱带分别对应Tm³⁺的¹G₄→³H₆跃迁的蓝光发射、Er³⁺的²H_11/2、⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁的绿光发射,660 nm处的光谱带对应Er³⁺的⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁以及Tm³⁺的¹G₄→³F₄跃迁叠加产生的红光发射。Er³⁺与Tm³⁺的掺杂浓度对样品的颜色变化影响很大,增加Er³⁺掺杂浓度会引起上转换蓝绿光减弱,红光增加;增加Tm³⁺浓度则会引起蓝绿光增强,红光减弱。这现象说明,改变Er³⁺和Tm³⁺掺杂浓度能影响它们自身能级的辐射弛豫,同时证实Er³⁺和Tm³⁺之间存在高效的交叉弛豫(CR:⁴I_13/2Er+³H₄Tm→²H_11/2Er+³H₆Tm)。对两组共沉淀法制备的上转换材料进行了研究。（1）制备了不同Er³⁺掺杂浓度的C12A7:Tm³⁺/Yb³⁺/Er³⁺上转换材料。研究发现在这个体系中,当Er³⁺浓度增加时,推动Yb³⁺和Er³⁺之间的能量传递,使得Er³⁺辐射弛豫产生的上转换红绿光增强,且促进了Er³⁺和Tm³⁺之间的交叉弛豫(CR:⁴I_11/2Er+²F_3/2Tm→⁴F_7/2/2 Er+³F₄Tm),使得Tm³⁺的²F_3/2能级能量降低,从而引起Tm³⁺辐射弛豫产生的上转换蓝光降低。随着Er³⁺掺杂浓度的增加,上转换荧光输出的CIE色标从深蓝色变为浅蓝色最后又变为绿色。（2）制备了C12A7:Yb³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺上转换材料,掺杂的稀土离子主要以晶格替代的方式进入了晶体内部,并没有明显改变C12A7原本的晶体结构;从上转换荧光光谱同样发现蓝绿红三个光谱带,在这个样品体系中,存在两个高效的交叉弛豫过程(CR1:¹G₄ Tm³⁺+⁵I₈ Ho³⁺→³F₄ Tm³⁺+⁵F₅ Ho³⁺)以及(CR2:¹G₄ Tm³⁺+⁵I₇ Ho³⁺→³H₅ Tm³⁺+⁵F₄ Ho³⁺),当Tm³⁺掺杂浓度增加,交叉驰豫增强,导致Tm³⁺的¹G₄能级辐射弛豫产生的上转换蓝光、红光降低;同时使得Ho³⁺的⁵I₈和⁵I₇能级的能量降低,从而引起Ho³⁺产生的上转换红绿光降低。从CIE分析发现Tm³⁺掺杂浓度从0.5 mol%减少到0.2 mol%,上转换荧光输出的颜色由蓝绿色变为浅红色,最后变为浅蓝色。采用水热合成法制备得到了C12A7:Gd³⁺/Er³⁺上转换材料,通过XRD结果发现Gd³⁺掺杂浓度为1 mol%时,掺杂的Gd³⁺没有改变C12A7的晶体结构;而掺杂Gd³⁺浓度较高时,会生成新相GdO#78-2403,Gd³⁺掺杂浓度过高会影响C12A7的晶体结构;发现上转换红光和绿光分别由于Er³⁺的⁴F_9/2和²H_11/2/⁴S_3/2辐射弛豫产生(⁴F_9/2→⁴I_15/2+hv,²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2+hv),且均为两光子过程,而上转换蓝紫光则是由于²H_9/2能级辐射弛豫产生(²H_9/2→⁴I_15/2+hv),是三光子过程。增加Gd³⁺实际上增强了上转换过程中Gd³⁺与Er³⁺之间的能量传递和反向能量传递,反向能量传递增强使得²K_13/2能级获得的能量增加,从而使得三色上转换发光强度均增加。但掺杂浓度超过8 mol%时会影响Er³⁺周围晶格场的局部对称性,从而引起部分Er³⁺辐射弛豫减弱,导致上转换发光强度略微降低。借助于Gd³⁺与Er³⁺之间存在能量传递和反向能量传递,可以通过调节Gd³⁺掺杂浓度,在不改变荧光输出颜色的情况下调节上转换发光的强度。