近十年来,硫化铅(PbS)量子点太阳能电池的效率进展主要受益于电子传输层(ETL)和量子点活性层的改进和优化,对空穴传输层(HTL)的研究相对较少。目前主流的高效电池器件均采用以乙二硫醇为配体的PbS量子点(PbS-EDT)作为空穴传输层。而PbS-EDT已经广泛被证明具有引入额外缺陷、制备工艺复杂、不利于大面积制备等缺点。为解决上述技术难题,有机共轭聚合物材料作为潜在的新型HTL被应用于PbS量子点电池,但是电池效率与基于PbS-EDT的器件还存在一定差距。因此,急需开发新型高效的有机聚合物材料来进一步提升PbS量子点太阳能电池性能。基于以上目标,本论文主要通过分子化学结构调控来实现高性能有机共轭聚合物的制备,进一步通过器件界面工程和活性层形貌优化来提升器件的稳定性,最终获得了高效稳定且工艺流程简易化的PbS量子点太阳能电池。主要研究工作如下:(1)基于共轭聚合物空穴传输层的PbS量子点太阳能电池制备及光伏性能的研究。我们选用四种新型有机共轭聚合物作为空穴传输层,分别为PBDB-T、PBDB-T(Si)、PBDB-T(S)、PBDB-T(F)。四种共轭聚合物具有相同的分子主链结构,差别在于聚合物的侧链。我们引入不同的侧链,在保证溶解性的基础上,调控聚合物的能级、迁移率等本征性质,并探究材料的相关性质对量子点器件性能的影响。通过对器件制备工艺的优化,基于氟(F)原子取代的PBDB-T(F)的PbS量子点电池实现了最高11.2%的光电转换效率,这也是目前基于有机HTL的PbS量子点太阳能电池文献报道最高效率。同时,相比基于PbS-EDT的电池(10.6%)效率显著提升,体现分子设计在提升聚合物空穴传输层性能方面的优势和潜能。(2)界面调控对提升基于共轭聚合物空穴传输层的PbS量子点太阳能电池稳定性的研究。虽然基于PBDB-T(F)的量子点电池取得了较高的效率,但是器件的稳定性非常不理想。通过系统的器件表征,我们发现稳定性的降低主要因为碘离子迁移而破坏电极。为解决上述问题,我们设计了一种新型的器件结构,利用一层超薄的有机短链配体交换的PbS量子点薄膜(PbS-BST,BST为正丁硫醇)作为碘离子阻挡层插入PbS活性层和有机HTL之间。加入阻挡层的量子点器件最高效率为10.4%,与标准器件(10.6%)相当。器件的稳定性得到显著提升,在氮气环境未封装条件下,经过1200小时老化后的效率依然能保持初始值的94%。(3)活性层调控对提升基于共轭聚合物空穴传输层的PbS量子点太阳能电池稳定性的研究。我们也尝试其他实验路径来提升基于有机HTL的PbS量子点电池稳定性。我们发现使用简单的热退火工艺对PbS活性层形貌进行优化,可以有效的抑制碘离子的迁移扩散,从而在简化工艺的同时实现了提升器件稳定性的目的。经过系统优化,当使用60℃ 60mins的热退火条件时,PbS量子点电池能实现最高10.3%的光电转换效率,同时经过360小时老化后器件的效率依然能保持初始值的90%。有机共轭聚合物空穴传输材料的引入为获得高效而稳定的PbS量子点太阳能电池提供新的可能。鉴于有机半导体材料是一种绿色光伏材料,具有带隙和能级可调、分子结构可化学修饰等众多优势,应用有机空穴传输材料的PbS量子点太阳能电池有巨大的发展潜能,通过进一步开发有望突破目前量子点太阳能电池的最高效率。