中文摘要：

面对当前矿物燃料趋于枯竭和大量耗用所诱发的负效应，迫切需要开发和应用新能源和可再生能源，太阳能光伏发电是其中的重要组成部分。但目前占市场主导地位的硅太阳能电池的光电转换效率最高仅有24.7%，通过对输入的太阳光谱进行下转换调制，可将无法被硅半导体有效利用的一个高能光子(λ<550 nm)转换成两个可被高效利用的低能光子(λ≈1μm)，从而提高硅太阳能电池的光电转换效率。本项目以开发具有优异下转换发光特性的稀土掺杂荧光体为主要研究目标，利用稀土离子能级丰富的特点和量子剪裁原理，首先在Pr3+、Tb3+、Tm3+等f-f跃迁稀土离子与Yb3+离子共掺体系中实现了基于稀土离子间能量传递的窄带光谱转换，此后通过选取f-d跃迁吸收稀土离子Ce3+、Eu2+和Yb2+，以及基质缺陷和ZnO半导体作为Yb3+离子的敏化剂实现了宽带光谱转换。我们同时系统的研究了局域环境与稀土离子的相互作用规律以及掺杂离子间能量传递的动力学过程，探讨了基质的组成、离子的掺杂浓度、以及不同离子组合对下转换发光效率的影响，建立了相应的物理模型，评价了材料的外量子效率，优化了材料的组成，实现了高效下转换发光。