由于太阳电池吸收利用的波段受到其材料带隙的限制,使得占太阳光总能量近1/3的近红外光不能被吸收利用。因此,如何能够将这一部分近红外光充分利用起来,以便进一步提高太阳电池的光电转换效率成为第三代太阳电池关注的热点。本论文基于光学研究领域的上转换材料,提出进行太阳电池用的宽光谱上转换材料的设计和实现,目的是将近红外光转换为太阳电池可吸收的可见光,这样太阳电池利用太阳光谱的范围得以拓宽,有望进一步提高现有太阳电池的光电转换效率。同时结合目前上转换材料和太阳电池的特点,提出了一种可以有效检测上转换材料在电池中应用效果的方法。论文的主要研究内容和成果如下:　　 1、首先对微米尺寸量级的NaYF4材料特性和生长机理做了一些初步探讨,并且针对太阳光谱中的近红外谱域,提出了利用多种稀土离子掺杂到NaYF4的方法实现在近红外光谱域的宽谱能量吸收并上转换荧光。通过理论分析,对能够应用到宽谱域材料中的稀土离子进行了筛选,并总结了各种稀土离子的吸收波段及它们的化学性质差别对材料特性的影响。另,通过对共掺稀土离子吸收峰的测试,发现相互之间影响不大,都各自保留着各个稀土离子吸收峰的位置,这说明利用多个稀土离子可以拓展对太阳光谱的吸收范围,进而可以将更多的太阳光转换为太阳电池可用的可见光；　　 2、基于Er3+和Yb3+共掺可以增强980nm上转换荧光效率,考虑到Tm3+和Ho3+两者都在1200nm附近存在吸收波段,进行了Tm3+和Ho3+共掺杂。通过一系列的实验结果显示,当它们的共掺比例小于一定范围的时候,对1200nm附近波段的吸收是互相增强的,而当掺杂比例达到一定程度的时候,它们共掺的结果会引起1200nm附近波段的吸收降低；　　 3、考虑到Tm3+和Er3+实现最优发光时的最佳配比不一样,于是我们将两者共同与Yb3+掺杂,以检测是否有助于实现发光效果的进一步提高。通过系列的实验结果显示:在Er3+与Yb3+达到最佳配比的时候,向材料中加入少量的Tm3+,可以在不影响Er3+本身发光的前提下实现材料整体发光强度的提高；　　 4、由于目前上转换材料的荧光效果不够理想,同时测试设备系统误差对硅薄膜太阳电池效率的测试重复性不很高,所以直接测试上转换功能器件对硅薄膜太阳电池效率的影响存在一定难度。为了提高测试上转换器件应用到硅薄膜太阳电池效果测试的可信度和可靠性,提出了一种检测上转换材料在电池中应用效果的测试方法；　　 5、研究了上转换材料按照单位面积不同使用量制作成膜片状的功能器件在电池中的应用效果。基于我们提出的检测方法,发现由于上转换器件的存在,硅基薄膜太阳电池在近红外光的照射下也有电流的出现。另外,发现上转换材料单位面积上的用量与电池的电流响应不成线性关系。