发展高效率、低成本的太阳电池是解决化石能源日益枯竭和全球气候变暖等社会问题的有效途径。其中量子点敏化太阳电池(QDSCs)采用量子点(QD)作为吸光材料，在近年来得到了研究者们日益增长的关注，有望发展成为低成本的第三代太阳电池。自1998年QDSCs在器件上成型，直到2011年，所报道的QDSCs光电转换效率仍低于5％，大幅提升电池的转换效率是提高电池竞争力的迫切任务。目前，QDSCs光电转换效率较低的原因主要在于量子点负载量较低、敏化剂吸光范围窄以及比较严重的电子复合等问题。基于成熟的有机相高温合成工艺，高质量的荧光量子点可以方便地通过溶液方法合成得到，采用高质量量子点作为敏化剂是提高电池光电转换效率的有效途径。本论文将采用预先合成的量子点作为敏化剂来制备高效的QDSCs，发展出一种通过双官能团配体分子诱导自组装来负载量子点的技术，通过对量子点结构、组成的设计来调控量子点敏化剂的电子结构，以及对量子点进行表面修饰控制电子复合来制备出兼有宽光谱吸收、高电子注入效率、低电子复合、低毒性的高效量子点敏化剂，从而组装制备出高效率的QDSCs。主要包括以下具体工作:　　(1)配体分子诱导自组装敏化TiO2膜　　具有优异光电性能的量子点可以通过成熟的有机相高温合成方法得到，采用这种预先制备好的高质量量子点作为敏化剂能有效克服原位生长量子点所存在的缺陷态密度高、电子复合严重的弊端，然而如何将其高密度、均匀地负载到TiO2膜电极上是一直以来所存在的一个难题，这也限制了QDSCs在光电转换效率上的提高。本文开发出了一种高效的量子点敏化TiO2电极的技术，采用预先合成的量子点作为敏化剂，通过选择合适的合成方法、对配体交换过程的设计以及量子点水溶液环境的优化，将高温有机相途径合成的油溶性量子点通过配体交换转为含双官能团连接分子巯基乙酸(TGA)或巯基丙酸(MPA)包覆的水溶性量子点，表面配体末端的羧基基团与TiO2的强亲和力为量子点在TiO2上的吸附沉积提供了驱动力。直接将连接分子包覆的量子点水溶液滴加到TiO2膜电极上，通过表面配体诱导自组装实现了量子点敏化剂在TiO2膜表面高密度、均匀、快速负载。该方法不但解决了通过预先合成量子点所组装电池一直以来所存在的量子点负载量低的难题，同时为各种组分、结构各异的高质量荧光量子点的应用提供了基础。　　(2)量子点敏化剂电子结构调控-CdS/CdSe反转Type-Ⅰ核/壳结构量子点敏化太阳电池　　在QDSCs中，提高光生电子收集效率的重要途径就是实现光生电子往TiO2中的快速注入，从而与空穴分离，减少电子复合发生的可能。而核/壳结构量子点可以根据核层和壳层材料能带结构的差异来调控量子点的电子结构，从而设计出更容易实现电荷分离的量子点敏化剂结构。本文中设计并合成了反转Type-Ⅰ型CdS/CdSe核/壳结构量子点作为敏化剂来制备QDSCs，反转Type-Ⅰ型量子点能带结构排布促使了电子和空穴可以更快速地分离和传递。CdS/CdSe量子点采用有机相高温合成工艺制备，经配体交换后通过配体分子诱导自组装技术负载到TiO2上，获得了较高的量子点负载量，同时对光阳极的高温烧结处理使得量子点与TiO2的结合更为紧密，抑制了电子复合，提高了电子注入效率和收集效率。最终以尺寸为6.7 nm的CdS/CdSe量子点为敏化剂的QDSCs在一个标准太阳光下取得了5.32％的光电转换效率(Jsc=18.02 mA/cm2，Voc=0.527 V,FF=0.56)，在当时首次将QDSCs的光电转换效率提高到了5％以上。　　(3)组分控制的带隙调控——CdSexTe1-x合金量子点敏化太阳电池　　量子点作为QDSCs的吸光材料，尽可能地吸收更多的太阳光子，提高对太阳光的利用率是提高电池性能的基础，这也就要求量子点具有相对较小的带隙。同时，为保证光生电子较快的电子注入速率，量子点还应具有足够高的导带能位。然而目前所普遍采用的二元体系的量子点材料尚未实现窄带隙、高导带能位这两方面的兼顾。为了解决这一问题，本文根据合金量子点带隙随组分的非线性变化特性，设计合成出兼有宽光谱吸收和高电子注入速率的CdSexTe1-x合金量子点敏化剂。通过单锅无注射方法在高温有机相中合成了能带宽为1.55 eV的CdSe0.45Te0.55合金量子点，其吸收边可以达到近红外区的800 nm左右，而且量子点具有足够高的导带位置，可以保证电子的快速注入。所组装的QDSCs转换效率达到了6.36％，创造了当时液结QDSCs转换效率的新纪录。采用电镀的方法制备的Cu2S对电极对电池进行封装后，电池体现了良好的稳定性，在500 h之内没有出现效率的衰减，这使得所制备的QDSCs同时具备了高效率、高稳定性两大优势。　　(4)径向构筑ZnS高能垒层抑制电荷复合——高效CuInS2-ZnS“绿色”量子点太阳电池　　量子点作为光伏材料在太阳电池中的应用在近年来得到了普遍关注，电池的光电转换效率也在逐年攀升，但目前所面临的一个问题就是电池中所采用的大多数量子点材料都含有毒性较大的重金属元素Cd或者Pb，这无疑限制了电池的实际应用，而不含重金属元素的“绿色”量子点电池的转换效率大多低于3％，这主要是由严重的电子复合所导致。在本文中，我们设计合成了一种具有宽光谱吸收且不含Cd、Pb等重金属元素的CuInS2合金量子点作为“绿色”敏化剂来制备QDSCs，采用油胺作为反应介质和配体分子合成了吸光范围可以达到900 nm的CuInS2量子点，通过阳离子表面替换在CuInS2量子点的径向生长了一层很薄的ZnS高能垒层，从而构建了一种Type-Ⅰ型CuInS2/ZnS核壳结构，ZnS层的包覆使得CuInS2量子点的缺陷态显著减少，有效抑制了电池中光生电子通过缺陷态的复合过程，以CuInS2/ZnS为敏化剂所组装的“绿色”QDSCs的光电转换效率达到了7.04％，并获得了6.66％的官方认证效率，该结果不仅大幅提高了“绿色”量子点电池转换效率的最高值，同时也创造了液结QDSCs的新纪录，使得QDSCs实现了高效率和“绿色”无毒二者的兼顾。