Schematic of upconversion and downconversion nano-SiaSi solar cell下转换发光材料被紫外光激发，发射出可见光。在光阴极一侧，未被太阳电池完全吸收的光透过电池照射到上转换发光材料上，被红外光的光激发，发射出可见光，经过反射镜的反射，与透射光一起入射进入太阳电池，使能量得到充分利用。在这个过程中，由于下转换与上转换发光材料吸收紫外光和红外光，降低了太阳电池的晶格热振动、紫外损伤和工作温度，对太阳电池的性能有积极影响。发射出可见光，使太阳电池吸收峰范围内光强增加，从而增加了短路电流，提高了太阳电池的转换效率。为了使下转换与光致发光的应用能提高太阳能电池的效率，需要满足下述条件：(1)材料具有高的量子效率(2)对于不适合进行下转换的发光波段，要求有较低的吸收率。因为这部分光波应该透过给太阳能电池。(3)激发光的波长范围应处在350m至550m之间。350m是太阳能电池工作的光谱能量上限，而550IlIll是下转换的出射光子能被太阳能电池吸收的能量底限。(4)出射光的波长范围应在350衄1 100Im之间。太阳光谱图，两条垂线分别代表单倍和双倍的硅禁带宽度代表的能量。网格区域代表光子的能量足以额外再产生一对电子空穴对，但是这部分能量却以热的形式损失。斜线区域的光子由于能量过低而无法被吸收利用量子剪裁，作为光谱剪裁的主要机理，成为了学术研究的热点。而大部分的研究工作集中于Tb3+，Yb3+共掺的稀土离子体系，因为Yb3+离子母72_能级的发射正好处于多晶硅禁带宽度之上，能够有 效的激发太阳能电池。Tb3+离子概_7砖能级跃迁对应的能量正好为Yb3+离子节72_能级跃迁的两倍，因此可能发生协同能量传递从而实现量子剪裁。但是，目前大部分研究集中在荧光粉等晶体材料领域。晶体材料应用于剪裁太阳光谱来提高太阳能电池转换效率存在两大问题：首先，晶体材料硬度高，强度大，不易于加工。然而，为了与太阳能电池的尺寸、形状相匹配，设置于多晶硅面板前的量子剪裁材料应该具备良好的切割性与可加工性。其次，晶体材料制备工艺复杂、成本高，不利于生产投入，很难实现广泛应用。