量子剪裁可将一个高能光子转换为两个或者多个低能光子,从而提高高能区域单个光子的能量利用率,在硅太阳能电池上有着重要的应用前景。通过量子剪裁,可将波长小于550nm的光子转化为两个可以被太阳能电池吸收的近红外光子,大大减小了热损耗,从而提高太阳能电池的转化效率。氟氧化物微晶玻璃具有良好的机械性能、化学稳定性和优异的发光性能,是作为量子剪裁的理想介质材料。为了得到性能优良的近红外量子剪裁材料——纳米晶氟氧化物微晶玻璃,本文研究了氟氧化物玻璃的形成能力和Pr3+-Yb3+共掺氟氧化物微晶玻璃的析晶性能,并阐述了热处理制度,微晶玻璃显微结构,Pr3+-Yb3+离子间近红外量子剪裁特性以及三者之间的关系。研究了玻璃各组分对氟氧化物玻璃形成能力的影响,通过对不同组成配方玻璃形成能力和析晶能力的比较,最终选择55SiO2-5Na20-20Al203-20CaF2作为稀土掺杂的基础玻璃。通过玻璃析晶动力学分析计算得到,氟氧化物系统玻璃中的析晶活化能为347.4kJ/mol, Avrami指数n为1.87,析晶由扩散机制控制。对微晶玻璃采用XRD、SEM、EDS等研究方法发现了CaF2纳米晶的形成,晶粒大小为30nm,且通过EDS和XRD图谱分析分别直接和间接地证实了稀土离子进入微晶并在CaF2晶体中富集。研究发现,Pr3+-Yb3+共掺浓度系列微晶玻璃中,在482nm波长的光子激发下,观测到了980nm和1015nm的近红外发光,这是Yb3+离子2F5/2→2F7/2跃迁的发射光,实现了近红外量子剪裁。随着Yb3+离子浓度的增加,可见光区域的发射峰强度递减,近红外区域的发射峰随之增强,Pr3+离子荧光衰减速度加快,荧光寿命锐减,能量传递效率增大,总的量子效率升高,其中当Pr3+离子掺杂浓度为16%时,样品的量子效率达到了191%。在微晶玻璃热处理工艺对发光性能的研究中发现,随着热处理温度的升高或保温时间的延长,可见光区域的发光强度整体增强,发射峰并没有明显变化,而近红外区域的发射峰却随之增强,这说明处于激发态的Pr3+离子的辐射跃迁几率没有实质性增大,相反Pr3+-Yb3+离子能量传递的几率在增大。通过计算也表明,升高热处理温度或延长保温时间,均能够提高能量传递效率和总的量子效率