随着能源危机的加剧及传统能源对环境污染的日趋严重,太阳能作为可再生的清洁能源受到人们的广泛关注。目前,市场上光伏发电应用最广的硅基太阳能电池的转换效率较低,这是由于太阳光的光谱分布与太阳能电池的光谱响应之间的失配造成了大量的能量损失。对太阳光谱进行修饰,即光谱剪裁,是提高太阳能电池转换效率的有效方法。光谱剪裁中的下转换能够将紫外、可见光子转换成与硅太阳能电池禁带宽度匹配的近红外低能光子。因此,下转换材料是近年来研究的热点。本论文采用高温固相法制备了三种新型下转换发光材料,并对其下转换过程进行了研究。第一部分讨论了以偏矾酸钙为基质、单掺杂不同浓度的Yb³⁺的体系的下转换发光性质。在该体系中,用358 nm的紫外光激发样品,得到可见区650 nm的发射宽峰以及976 nm的近红外发射峰,前者归属为基质VO43-的发射,后者为Yb³⁺:²F_5/2→²F_7/2跃迁。监测976 nm发光得到的激发谱由两部分组成,一是占主导地位的Yb-O电荷迁移带,二是O-V电荷迁移带。这说明了能量传递有两种途径。在358 nm激发下,当Yb³⁺掺杂浓度从1%增加至9%时,VO43-到Yb³⁺的能量传递效率从3.5%增加至27.8%,量子效率从103.5%增加至127.8%。第二部分研究了SrMoO4基质单掺Yb³⁺体系的近红外量子剪裁过程。在290 nm紫外光的激发下可以得到位于可见区493 nm的发射宽峰与1000 nm的近红外发射。可见区的发射宽峰是由MoO₄^2-引起的,近红外发射来源于Yb³⁺:²F_5/2→²F_7/2跃迁。随着Yb³⁺浓度的增加,基质的发射强度减小,证明了MoO42-到Yb³⁺能量传递的存在。当掺杂浓度达到20%时,量子效率高达177.9%。第三部分研究了碲酸盐玻璃中共掺杂Er³⁺和Yb³⁺体系的下转换过程。在376 nm的紫外光的激发下,Er³⁺从基态跃迁到⁴G_11/2激发态,经过交叉弛豫能量传递实现了Er³⁺(²H_11/2)+Yb³⁺(²F_7/2)→Er³⁺(⁴I_13/2)+Yb³⁺(²F_5/2)。同时通过协同能量传递敏化Yb³⁺:²F_5/2→²F_7/2跃迁,实现了近红外量子剪裁。