采用溶胶凝胶法制备ZnO∶Al,Sm阻挡层薄膜, 并用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等对阻挡层薄膜进行了表征, 探讨了Al、Sm掺杂量对阻挡层薄膜性能的影响。结果表明: 当Al的掺杂摩尔分数为1%、Sm的掺杂摩尔分数为3%时, 所制备的阻挡层荧光强度最高, 可将部分紫外光下转换为588 nm的可见光, 拓宽了光谱响应范围; 基于ZnO∶1%Al,3%Sm阻挡层的海胆棘壳色素敏化的纳米TiO2太阳能电池的开路电压为0.73 V, 短路电流密度为0.68 mA/cm2, 转换效率达0.33%, 效率比基于ZnO阻挡层的电池提高了约136%。

用溶胶-凝胶法制备了Eu，Sm共掺TiO2粉体，将其与P25复合，制备了下转换光阳极，用于染料敏化太阳能电池，利用其下转换特性提高电池的光电性能.用荧光光谱对粉体的发光性能进行表征,荧光光谱显示：Eu，Sm共掺TiO2粉体受463 nm光激发可以发射550~700 nm的可见光，具有下转换功能.当Eu3+的摩尔掺杂含量为1%，Sm3+的摩尔含量为0.5%时，制备的Eu3+，Sm3+共掺下转换光阳极，短路电流达到14.08 mA/cm2，与使用Eu3+掺杂TiO2的下转换光阳极电池相比，提高了32.08%，转换效率也达到5.29%.

以Sr(NO3)2和NaSnO3为原料, 采用水热法成功制备了SrSnO3∶Sm3+下转换粉体, 并将其与TiO2复合作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪(FL)对SrSnO3∶Sm3+进行表征, 探讨了SrSnO3∶Sm3+掺杂量对SrSnO3∶Sm3+/TiO2复合光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明, 通过水热法成功制备了棒状、短柱状和颗粒状混合形貌的SrSnO3∶Sm3+, SrSnO3∶Sm3+通过下转换作用将紫外光转换为587 nm的黄色光, 拓宽了光谱响应范围。随着SrSnO3∶Sm3+掺杂量的增加, DSSC的短路电流密度增大。当SrSnO3∶Sm3+掺杂质量分数为3%时, 短路电流密度和光电转换效率分别为10.3 mA/cm2和4.09%, 与纯P25相比, 分别提高了38%和25%。

用溶胶-水热法制备了Sm3+掺杂的TiO2粉体(TiO2∶Sm3+),将其按不同质量分数掺杂到P25基体中,制备了具有下转换功能的光阳极,并将其用于染料敏化太阳能电池中,提高了电池的光电性能。荧光光谱显示,TiO2∶Sm3+粉体可以将紫外光转换为570~700 nm的可见光。当下转换光阳极中TiO2∶Sm3+粉体的掺杂质量分数为80%时,短路电流密度达到13.12 mA/cm2,与纯P25光阳极相比,提高了26.5%,转换效率也提高了23.5%。

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜, 将其应用到染料敏化太阳能电池中, 利用其下转换特性将紫外光转换为可见光, 提高了电池的可见光照强度.利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Eu3+,Y3+粉体进行表征,利用荧光光谱和紫外-可见分光光度计对TiO2/Eu3+,Y3+下转换薄膜进行测试,荧光光谱显示, 下转换薄膜受到396 nm紫外光照射时可发射出535~620 nm连续波长的可见光, 具有下转换功能特性.与TiO2薄膜相比, 二层下转换薄膜仍能保持较高的可见光透过率.当稀土元素总掺量为4%时, 利用下转换特性使短路电流提高了21.5%, 光电转换效率提高了14.1%.

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+下转换薄膜, 并对其光学特性和光电性能进行了分析。将其应用到染料敏化太阳能电池(DSSC)中, 利用其下转换特性将部分紫外光转换为能被染料吸收利用的可见光, 提高了DSSC的光照强度, 促进了短路电流的增大。荧光光谱显示, 下转换薄膜在受到394 nm紫外光照射时可发射出550~640 nm的可见光, 具有下转换功能特性。下转换薄膜可以增加电池对太阳光的吸收范围, 当涂有二层下转换薄膜时, 短路电流密度从8.05 mA·cm-2提高到9.62 mA·cm-2, 光电转换效率从3.67%提高到4.32%, 转换效率相对提高了17.7%。

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Sm3+下转换薄膜, 利用其下转换特性将紫外光转换为可见光, 提高了可见光光照强度。利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Sm3+粉体进行了表征, 并对TiO2/Sm3+下转换薄膜进行了荧光光谱测试和紫外-可见分光光度计测试。荧光光谱显示, TiO2/Sm3+薄膜在受到395 nm紫外光照射时可发射出540～600 nm连续波长的可见光, 具有下转换特性。二层TiO2/Sm3+下转换薄膜的可见光透过率与单纯的TiO2薄膜基本相同, 利用其下转换特性使电池短路电流提高了13.2%, 光电转换率提高了16.2%。

采用向太阳电池光阳极中复合窄禁带半导体材料的方法来提高光阳极的光响应范围, 以改善染料敏化太阳能电池的性能。用柠檬酸凝胶法制备CoAl2O4纳米粉体, 并通过X-射线衍射光谱分析煅烧温度对CoAl2O4纳米粉体晶型及晶粒的影响规律; 采用透射电镜观察CoAl2O4纳米粉体的表面形貌; 通过紫外-可见吸收光谱分析CoAl2O4纳米粉体和CoAl2O4/TiO2复合多孔纳米薄膜的吸光度, 并计算了CoAl2O4纳米粉体的禁带宽度。以CoAl2O4/TiO2复合薄膜为光阳极制备了染料敏化太阳电池(DSSC), 应用太阳光模拟器及数字源表测试了DSSC的光电性能, 分析了CoAl2O4的复合量对DSSC光电性能的影响规律。实验结果表明: CoAl2O4粉体的最佳烧结温度为700 ℃; CoAl2O4粉体的禁带宽度为1.69 eV, 属于窄禁带半导体材料; 当CoAl2O4的复合量为1%时, 电池性能较好, 转化效率提高了62%。另外, CoAl2O4/TiO2复合薄膜电池的稳定性比纯TiO2薄膜电池好。得到的结果说明向TiO2中复合CoAl2O4粉体可以提高电池的转化效率。