随着能源结构改革的深化，太阳能因其清洁、安全、可持续的优点越来越受到人们的关注。太阳能电池可以将光能转化为电能，是现阶段人们利用太阳能的主要手段。硅太阳能电池是其中应用较为广泛的一种，但存在对太阳光谱中短波光子利用率较低的问题，限制了它的发电效率。导致这一问题出现的原因可归纳为以下两方面：一是由于太阳能电池对短波光子的反射率较高，导致这部分光子无法有效进入电池内部并激发出电子-空穴对。二是由于短波光子的能量高于硅电池禁带宽度而造成了一定的能量损失。提高硅电池对短波光子利用效率的一个思路是利用荧光粉的光谱下转换效应将短波光子转换为长波光子，进而通过改善电池在短波波段内的光谱响应实现其发电效率的提升。
　　在 LED 领域应用广泛的 YAG:Ce3+荧光粉已被证明可以提升单晶硅太阳能电池的性能。但该材料无论是发射强度还是在370nm-400nm波段范围内的激发效率均比较低，影响了其作为光谱下转换材料在太阳能电池上的应用前景。在充分研究稀土发光材料的基础上，选用Eu2+激活的CaAlSiN3荧光粉（CaAlSiN3:Eu2+）作为新的光谱下转换材料，将其与YAG:Ce3+荧光粉分别作用在单晶硅太阳能电池上并详细对比了两种荧光粉对电池的影响。论文主要内容如下：
　　（1）通过将两种荧光粉颗粒沉积在石英玻璃片上的样品制备方法，分别测得了YAG:Ce3+和CaAlSiN3:Eu2+的激发光谱与发射光谱。对比两种荧光粉的荧光光谱发现，与YAG:Ce3+相比，CaAlSiN3:Eu2+有着更宽的可激发范围和更高的发射强度。利用扫描电子显微镜（SEM）观测并对比了两种荧光粉颗粒的尺寸和形状。SEM照片显示两种颗粒的尺寸接近但形状有较大差异，其中YAG:Ce3+颗粒近似为球形，而CaAlSiN3:Eu2+颗粒则近似为长方体型。
　　（2）比较研究了 CaAlSiN3:Eu2+和 YAG:Ce3+对单晶硅太阳能电池的影响。首先将两种荧光粉分别和有机物混合制成粘稠的荧光粉--有机物混合浆料。然后采用手动丝网印刷的方法将两种浆料分别制备在两片单晶硅太阳能电池上作为光谱下转换层。最后利用EVA胶膜将电池片与石英玻璃封装在一起制得两种电池样品。从表面反射率、外量子效率、I-V特性和光电转换效率四个角度比较两种荧光粉对单晶硅太阳能电池影响的差异。实验结果表明，两种样品短波段的表面反射率在引入光谱下转换层之后均有所下降，而外量子效率和光电转换效率则均有所提升，区别在于带有 CaAlSiN3:Eu2+样品的反射率降低幅度以及外量子效率和光电转换效率的提升幅度均相对更大。其中，含有 CaAlSiN3:Eu2+的样品在引入光谱下转换层前后的光电转换效率分别为19.159%和19.362%，绝对提升了0.203%。而含有YAG:Ce3+的样品在引入光谱下转换层前后的光电转换效率分别为19.155%和19.249%，绝对提升了0.094%。
　　造成两种样品性能提升差异的根本原因有两方面。一是 CaAlSiN3:Eu2+的荧光特性比YAG:Ce3+的更为优异，较强的光谱下转换能力帮助电池提高了对短波光子的利用效率，减少了短波光子损失。二是通过计算机光学仿真软件发现， CaAlSiN3:Eu2+在可见光波段有着比YAG:Ce3+更高的光子透过率，这意味着，当CaAlSiN3:Eu2+作用在单晶硅太阳能电池表面时，更多的可见光波段光子可以透过荧光粉作用在太阳能电池上。