在太阳电池中,光吸收层是非常重要的功能层。光吸收层材料及其微纳结构直接影响到电池的光捕获能力和光生载流子的输运性质,最终决定着电池的能量转换效率。随着纳米科技的发展,不同微纳结构造成器件性能的变化得到了广泛关注。本文以染料敏化太阳电池及其衍生出来的钙钛矿太阳电池中的光吸收层为研究对象,通过优化材料的形貌,调控光吸收层的微纳结构,研究材料微纳结构与其光电转换物理性质之间的关系,探索出提升太阳电池器件性能的新途径。作为一种有机、无机复合的光电化学薄膜光伏器件,染料敏化太阳电池(Dye Sensitized Solar Cells,简称DSSCs)一直是光伏领域的研究热点之一。与传统半导体薄膜电池相比,DSSCs具有原材料成本低、制作工艺简单、能耗低、环境友好等优点,但相对较低的效率是其实现产业化的瓶颈。在DSSC中,起光吸收作用的工作电极由透明导电基底和经染料敏化的半导体多孔薄膜(通常为Ti02)构成,其工作性能由染料吸附量和电子收集能力决定。为了同时保持纳米颗粒的高比表面积特性和一维结构的电子定向传输特性,我们利用一种改进的静电纺丝方法将Ti02纳米颗粒组装成一维结构,颗粒在静电力的作用下形成一维排列。这种一维组装结构将通常采用的颗粒完全无序堆积的状态改变为有序堆积的状态,有利于延长电子寿命和增强其定向扩散能力,同时保留了纳米颗粒的高比表面积特性,漫反射光谱测试表明该结构还具备一定的光散射能力,经过优化的电池性能因此提升了约15%。钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cells,简称PSCs)是在DSSCs基础上衍生出来的一种光电转换器件,它保留了DSSCs成本低、易制备的优点,电池效率却有大幅度的提升,近期迅速成为研究领域的热点。这种电池所用到的有机无机杂化钙钛矿材料对湿度非常敏感,通常在高湿度环境下制备的PSC效率都较低。为了分析其中的原因,我们通过改变制备环境中的湿度调控了钙钛矿层不同的形貌结构。实验结果显示,随着相对湿度增加,钙钛矿薄膜更容易呈现出岛状形貌结构,覆盖率会明显降低,导致电池的光透过率上升和性能的下降。进一步的分析表明,在钙钛矿薄膜结晶生长过程中,湿度会在其成核阶段和生长阶段造成不同的影响,这可能是由前驱液过饱和度变化导致的。高湿度下薄膜的成核密度较低,不利于薄膜的平整性和覆盖率,但在后期晶体长大时,高湿度导致结晶过程变慢却有助于提高薄膜结晶性和减少晶体缺陷。因此,快速成核后适度的晶体生长速率可能更有利于生成高质量的钙钛矿薄膜。可以看出,PSCs光吸收层微纳结构调控表现出来的性质与薄膜太阳电池更为相似。此研究工作为高质量钙钛矿薄膜的制备提供了一个可行的思路,对加深理解PSCs的制备工艺及工作机理也有一定的促进作用。