世界的常规能源储备将在未来数十年耗尽,寻找新的可再生能源成为人类进入21世纪以来的首要任务。太阳能是一种无污染、取之不尽用之不竭、分布广以及免费的能源,它可以被太阳能电池吸收并转化成电能。染料敏化太阳能电池以价格便宜、无污染和工艺简单等特点吸引住大批研究者的注意,在1991年提出至今,其性能便不断地被提升。但是染料敏化太阳能电池对太阳光的响应范围只在300-800nm波长范围的可见光,而约占太阳光43%的红外光则只能以热能形式被浪费。为了有效利用太阳光,稀土离子上转换发光材料被运用于染料敏化太阳能电池中,将染料不能吸收的红外光转换成可吸收的可见光,从而弥补染料敏化太阳能电池的不足。本文采用水热法,以铌酸锂（LiNbO₃）作为基质材料,掺杂稀土离子镱(Yb³⁺)和铒(Er³⁺),合成了纳米尺寸的LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺上转换发光材料。该LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺颗粒具有立方形貌,随着水热时间增加,LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺逐渐形成,在72h后生成纯相LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺。经过高温煅烧后,LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺发生团聚,在980nm激光激发下可发出绿色和红色上转换荧光,而未煅烧的粉末不能产生上转换荧光。采用St?ber溶胶凝胶法在方块状的LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺颗粒外包覆一层二氧化硅（SiO₂）,然后进行800°C煅烧,合成的LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂颗粒依然保持为方块状,SiO₂层厚度约为15nm。通过荧光测试,LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂的上转换性能优于LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺。将LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂颗粒与纯二氧化钛（TiO₂）浆料按一定质量比混合,并应用于染料敏化太阳能电池中。当LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂颗粒的质量分数为16wt.%时,制备的染料敏化太阳能电池性能最好,光电转换效率达到6.81%,与纯TiO₂制备的电池相比效率提高了16%。以不同用量的钛酸异丙酯在LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂颗粒表面包覆TiO₂,过量的钛酸异丙酯会生成TiO₂颗粒,使得样品中同时存在LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂@TiO₂与TiO₂颗粒。将LiNbO₃:Yb³⁺/Er³⁺@SiO₂@TiO₂颗粒制备成光阳极上的散射层,发现当钛酸异丙酯用量为1.6mL时,所组装的染料敏化太阳能电池的效率最高,达到8.63%,相对于钛酸异丙酯用量为0.4mL的电池提升了14.6%,相对于纯TiO₂制备的电池提升了8.3%。