量子点是直径在2~10 nm且具有量子尺寸效应的半导体纳米晶,胶体量子点被广泛应用于光伏器件、光电探测器以及发光二极管等领域。量子点太阳能电池发展的过程中,胶体量子点合成过程的优化、表面配体的改进以及器件结构的设计都极大地推动了器件性能的提高和改善。与此同时,量子点同二维、三维或体材料构成的复合材料不仅综合了两种材料的优点,而且表现出新的材料性能。本论文主要研究内容包括反式结构硫化铅量子点太阳能电池、硫化铅量子点钙钛矿纳米线复合材料以及窄带隙量子点钙钛矿复合材料的制备。第二章研究内容为反式结构硫化铅量子点太阳能电池,通过器件结构的设计、器件制备工艺的优化、器件模型的模拟并结合实验结果分析,取得反式结构硫化铅量子点电池的最高效率。器件制备工艺的优化过程中,以电池的光电转换效率为主要表征参数,探索了不同器件制备工艺之间的差异,发现器件制备过程和测试过程均需要在空气中进行,并且需要保持空气的相对湿度为~50%,最终选择了溶胶凝胶法制备的NiO_x为空穴传输层、碘配体硫化铅为光吸收层以及氧化锌为电子传输层的器件结构。器件的性能参数为开路电压:0.519 V,短路电流密度:27.08 mA/cm~2,填充因子:60.9%,能量转换效率:8.56%。通过在氧化镍和量子点之间插入界面缓冲层,有效抑制了界面载流子复合,从而进一步改善器件性能为开路电压:0.532 V,短路电流密度:27.68 mA/cm~2,填充因子:65.7%,能量转换效率:9.70%。最后,通过器件的物理参数的表征测试和器件模型的模拟,阐述了反式结构电池效率得到进一步提高的机理;结果表明氧化镍和量子点之间的空间耗尽层有效提高了载流子提取效率,而硫化铅量子点和氧化镍之间的界面缺陷会降低开路电压,缓冲层的引入减少了界面缺陷的影响。第三章设计并制备了硫化铅量子点钙钛矿纳米线复合材料,通过复合材料制备工艺的优化及其在光电器件中应用的探索,获得具有红外响应特性的光电导探测器和太阳能电池。探索了量子点含量、溶剂浓度、生长时间等对纳米线生长过程的影响,采用吸收光谱、荧光光谱、XRD、TEM、EDS等分析手段,获得复合材料的结构信息和材料性质以及合适的量子点纳米线复合材料的制备工艺。将方案I制备的复合材料应用于光电导探测器,采用电流电压曲线、时间响应曲线、光响应度以及近红外光响应特性等表征方法,评判探测器在可见光及近红外区域的探测性能。将方案II制备的复合材料应用于太阳能电池,以氧化锌为电子传输层、量子点纳米线复合材料为光吸收层、Spiro-MeOTAD为空穴传输层,获得具有近红外光电流响应特性的太阳能电池。第四章为窄带隙硫化铅量子点钙钛矿复合材料的制备。首先,通过对硫化铅量子点的合成过程进行优化,获得相对稳定的激子峰在~1300 nm和~1500 nm的大尺寸硫化铅量子点;再者,通过探索大尺寸量子点的液相配体交换方案,确立了合适的配体交换工艺;最后,把激子峰在~1300 nm的硫化铅量子点应用于量子点钙钛矿复合材料的制备过程中,探索了具有最佳荧光信号的薄膜制备工艺,并测试了复合材料的共振荧光单光子源信号。