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随着科技社会的进步和发展，能源短缺和环境污染问题严重制约了社会的可持续发展，并且成为人类亟待解决的全球性问题。太阳能作为一种清洁、无污染的绿色可持续能源，备受人类的关注，而光伏太阳能电池作为一种光电转换装置可以将太阳能转换为人类所需的电能，这为太阳能的有效应用提供了广阔的平台。然而，当前在市场上占主导地位的硅基太阳能电池其理论上光电转换效率最多只有29%（Shockley-Queisser极限效率），实际转换效率只有15%。这主要是由于硅半导体具有固定的能带隙1.12eV，其只能吸收能量大于硅太阳能电池能隙的太阳光子（λ＜1100nm），而在这部分太阳光中，由于载流子的热能化损失也会在很大程度上降低硅基太阳能电池的效率。通过光谱调制，能够将无法被硅基太阳能电池直接利用或利用效率低的太阳能光子转换成可以被其高效响应的太阳能光子（λ≈1100nm），以此来提高硅太阳能电池的光电转换效率。其中，下转换发光材料可以有效地将一个太阳能电池利用率低的高能光子转换成两个可以被硅基太阳能电池高效吸收利用的近红外光子，从而使得量子效率接近200%。因此利用下转换发光材料对入射的太阳光谱进行光谱调制被认为是提高硅基太阳能电池光电转换效率的有效方法之一。本文主要采用水热法制备了稀土离子掺杂LuBO3: x%Ce3+, y%Tb3+, z%Yb3+荧光粉的下转换发光材料，并通过扫描电镜分析、X射线衍射分析、光谱分析及荧光衰减曲线等表征手段对其能量传递及下转换过程进行了详细的研究。研究发现，在紫外光激发下，LuBO3荧光粉中，存在三种能量传递，即Tb3+→Yb3+、Ce3+→Yb3+、Ce3+→Tb3+的能量传递，并对三种过程分别进行了研究，主要内容如下：一、Tb3+→Yb3+的能量传递：制备了双掺杂的LuBO3:15%Tb3+, x%Yb3+荧光粉，用286nm的紫外光激发样品，观察到了Tb3+:5D4→7FJ(J=6,5,4,3）可见光波段的特征绿光和Yb3+在900-1100nm（2F5/2→2F7/2跃迁）的近红外光；另外，分别监测Tb3+离子的绿光和Yb3+的近红外光得到的激发谱均出现归属于Tb3+离子的激发峰，说明在LuBO3基质中存在Tb3+→Yb3+的能量传递。通过分析能级关系图可知，量子剪裁下转换Tb3+:5D4→Yb3+:2F5/2+Yb3+:2F5/2是合作能量传递，经计算得最大量子效率为160.74%。二、Ce3+→Yb3+的能量传递：制备了双掺杂的LuBO3:1%Ce3+, x%Yb3+荧光粉，用370nm（Ce3+:4f→5d）紫外光激发样品，发射光谱中观察到了Ce3+在可见光范围内400-500nm的蓝光发射和Yb3+在近红外光范围内970nm左右的发射；分别监测Ce3+离子在423nm处发光和Yb3+在970nm处发光得到的激发光谱中都观察到了归属于Ce3+离子的宽带激发谱，由此证明了在基质LuBO3中存在Ce3+→Yb3+的能量传递。通过分析Ce3+, Yb3+的能级关系图，得出两者之间的能量传递为合作能量传递，即：Ce3+:5d→Yb3+:2F5/2+Yb3+:2F5/2。三、Ce3+→Tb3+的能量传递：制备了双掺杂的LuBO3:1%Ce3+, x%Tb3+荧光粉。370nm（Ce3+:4f→5d）紫外光激发样品LuBO3:1%Ce3+得到的发射光谱和监测LuBO3:6%Tb3+中Tb3+在543nm绿光发射的激发光谱出现了部分重合；且在370nm的紫外光激发LuBO3:1%Ce3+, x%Tb3+得到的发射光谱中，既观察到了归属于Ce3+的蓝光发射也观察到了归属于Tb3+强烈的绿光发射。随着Tb3+掺杂浓度的增加，Ce3+发光强度一直在逐渐减弱，而Tb3+发光强度先逐渐增强，当浓度达到6mol%时发光强度达到最大值，再增加Tb3+的浓度，则由于Tb3+浓度猝灭效应，Tb3+发光强度又出现了减弱。由此证明在LuBO3: Ce3+, Tb3+中存在Ce3+→Tb3+的能量传递，分析能级关系图可知两者之间的能量传递为共振能量传递。四、在以上双掺样品的基础上，制备了三掺的LuBO3:1%Ce3+,6%Tb3+,x%Yb3+荧光粉，在370nm紫外光激发下，不仅观察到了Ce3+的蓝光发射，Tb3+的绿光发射，而且还观察到了Yb3+的近红光发射。监测三种离子发光得到的激发光谱均出现了归属于Ce3+:4f→5d的宽带激发峰。分析能级图可知LuBO3: Ce3+, Tb3+, Yb3+下转换材料中的能量传递过程分两步来完成，即Ce3+→Tb3+的共振能量传递和Tb3+→Yb3+的合作能量传递。