受禁带宽度的限制,单晶硅太阳能电池只能吸收部分太阳光,在被吸收的光子中,具有高能量的短波光子只有部分能量被利用,而残余能量以热能形式散失,导致能量损失。为了解决短波光子能量利用率低的问题,采用稀土下转换材料将高能量短波光子转换成低能量的长波光子,来改善电池的光电转转效率。但是稀土下转换材料对太阳能电池性能难以有较大的提升,且荧光材料的引入会对电池的表面反射产生影响,所以需要利用新方法解决目前的瓶颈。利用金属纳米结构的近场增强效应改善稀土发光材料的性质具有一定的潜力,既可以增强稀土材料的发光,又可以提高太阳能电池的光谱利用率。本论文选取成熟稳定的掺铈的钇铝石榴石(YAG:Ce)荧光粉作为光谱下转换材料,利用银纳米颗粒(Ag NPs)产生的局域近场效应来实现YAG:Ce荧光粉的发光增强,进而提高光谱下转换电池的效率。主要内容如下:(1)利用真空热蒸镀与退火工艺制备得到沉积于石英片上的Ag NPs,并对其相关光学特性进行了表征分析;通过研究蒸发后银膜的厚度与退火温度等工艺参数对Ag NPs的形貌与结构的影响,探索出Ag NPs的制备方法,实现了对Ag NPs共振波长的调控。(2)分别研究了Ag NPs涂敷于YAG:Ce的表面与底部两种方式对荧光粉发光的影响。实验结果表明,当具有460nm共振峰的Ag NPs涂敷于YAG:Ce表面时,荧光粉的发光没有得到改善;而当Ag NPs位于YAG:Ce底部时,发光增强到1.3倍。这一实验结果证实了近场增强效应能改善YAG:Ce的发光。(3)研究了YAG:Ce/Ag NPs混合物对单晶硅太阳能电池光电转换效率的影响。一方面将YAG:Ce/Ag NPs荧光增强体系应用于电池表面,并通过EVA胶膜将其与石英片封装在一起。但因蒸镀制得的银纳米颗粒层影响了光的透射,导致电池的性能并未得到有效提升。另一方面采用同样尺寸的Ag NPs溶液与YAG:Ce按照比例混合,样品的光电转换效率相对仅涂有YAG:Ce的电池得到明显的提升。通过分析YAG:Ce/Ag NPs电池的外量子效率与反射率的变化,认为电池性能的进一步提升来源于Ag NPs的近场增强。