1. 研究目的与意义（文献综述）

研发高效低成本的太阳能电池是实现太阳能光伏发电广泛应用的技术基础，一种基于钙钛矿结构的太阳能电池引起了全世界关注，自2009年制备出第一块太阳能电池，到现在为止，钙钛矿电池的最高效率已达到20.2%。但如何继续提高太阳能电池的效率仍是制约着太阳能电池发展的主要因素。

钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池，具有成本低、工艺简单、效率高等优点，然而受限于钙钛矿材料的禁带宽度，使得钙钛矿太阳能电池不能有效吸收780nm以上的近红外区域的光子，阻碍了其光电性能的提升，因此，如何提升钙钛矿太阳能电池的吸收光谱响应范围，是进一步优化钙钛矿太阳能电池性能的重要方法。

稀土离子具有特殊的电子层结构，使其具备特殊的发光性质，可实现上转换或下转换发光。因此利用稀土掺杂上转换材料可有效拓宽钙钛矿太阳能电池的吸收光谱响应范围，对优化与提高钙钛矿太阳能电池的效率有很重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

钙钛矿太阳能电池是一种全新的全固态薄膜电池，具有成本低、工艺简单、效率高等优点，然而受限于钙钛矿材料的禁带宽度，使得钙钛矿太阳能电池不能有效吸收780nm以上的近红外区域的光子，因此利用稀土掺杂上转换材料可有效拓宽钙钛矿太阳能电池的吸收光谱响应范围。

根据水热过程制备nayf4：yb3 ，er3 @ sio2纳米粒子，将所制备的nayf4：yb3 ，er3 @ sio2纳米粒子按照质量分数添加到tio 2浆料中，所述质量分数水平相对于tio 2从x = 1％至5 ％。依次用丙酮，异丙醇和乙醇清洗氟掺杂氧化锡（fto）衬底，每次30分钟。将稀释的二异丙醇钛双（乙酰丙酮）在旋转涂布的清洁后的fto基板上以5000r / min旋涂20s，然后在150℃下加热10min以获得致密的tio 2层。以1:2.5的重量比在乙醇中稀释的混合的nayf 4：yb 3 ，er 3 ，sio 2和tio 2浆料以4500r / min的速度旋涂在衬底上30秒，并在500℃下退火30分钟。将准备好的上转换中孔层浸入70℃的ticl4水溶液中30分钟，并在450℃下退火30分钟。通过旋涂法制备zro 2层，所述前体溶液使用在乙醇中以1:3的重量比稀释的zro 2糊以4500r / min的速度稀释30秒并且在500℃下退火30分钟。为了制造钙钛矿膜，通过将462mg的pbi和159mg的ch 3 nh 3 i溶解在二甲基甲酰胺（dmf）和二甲基亚砜的混合溶液中来获得钙钛矿前体，体积比为9：1。在70℃下搅拌1小时后，将钙钛矿前体以4000r / min旋涂在基底上25s，并将1ml二乙醚在旋转的基底上滴加10秒。将前体涂覆的膜在100℃加热10分钟。最后，通过印刷1-2μm的多孔碳膜并在100℃下加热30分钟来制造电极。

通过控制稀土离子的质量分数水平，研究应用不同浓度的稀土掺杂上转换发光材料对钙钛矿太阳能电池效率的影响。对优化与提高钙钛矿太阳能电池的效率有很重要的意义。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，基本确立研究思路，完成开题报

告。

第4－8周：掌握钙钛矿太阳能电池的原理及稀土掺杂上转换发光材料β-nayf4:yb3 ,er3 制备方法。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] wang h q, batentschuk m, osvet a, et al. rare-earth ion doped up-conversion materials for photovoltaic applications[j]. advanced materials, 2011, 23(22-23):2675-2680.

[2] hu, jinghua.enhanced performance of hole-conductor-free perovskite solar cells by utilization of core/shell-structured β-nayf₄:yb³ ,er³ @sio₂ nanoparticles in ambient air. ieee journal of photovoltaics , doi:10.1109/jphotov.2017.2762585.