近年来,新型钙钛矿类材料在多种光电器件中都显示优异的性能,成为半导体领域日益受到关注的研究方向之一。早期人们的研究重点主要集中在有机无机杂化钙钛矿材料,但这种材料由于有机部分热稳定性较差且容易挥发导致其存在长期稳定性的问题,当有机阳离子被无机铯离子取代时,钙钛矿材料具有更高的本征稳定性,并且当钙钛矿材料接近或小于其激子波尔半径时,具有量子限制效应,无机钙钛矿是当前的研究前沿和热点问题论之一。本论文选用全无机钙钛矿半导体(CsPbBr3)量子点材料,基于所发现的量子点薄膜荧光寿命随衬底改变而变化的实验现象,系统研究了 CsPbBr3量子点-Si复合结构中的非辐射能量传递(NRET)过程,通过结构参数调控获得高量子产率的NRET过程;进而设计并制备基于CsPbBr3量子点-Si复合结构的太阳能电池原型器件,利用NRET过程提高太阳能电池光生载流子的收集效率,进而提高硅基光伏器件的光电转换效率。论文的主要工作如下:1.利用高温热注入的方法制备了结晶度高、形貌单一、尺寸分布窄的全无机钙钛矿量子点(CsPbX3,X=Cl、Br、I),通过改变反应物比例、反应温度和时间等参数实现了发光波长从400nm到685nm波长范围的调控,并通过旋涂的方法在石英和硅衬底上获得了厚度可控、均匀致密的CsPbBr3量子点薄膜。CsPbBr3量子点薄膜的荧光峰波长为515nm,半峰宽为18nm,同时测试了不同衬底旋涂CsPbBr3量子点薄膜的时间分辨荧光光谱,结果显示,石英上的荧光寿命为25.91ns,而硅衬底上量子点的荧光寿命仅为4.24ns,发现了 CsPbBr3量子点-Si复合结构中存在着快态的NRET过程。2.引入氧化铝作为CsPbBr3量子点和硅衬底之间的间隔层,理论计算了 CsPbBr3量子点-Si复合结构中的载流子荧光寿命与量子点尺寸、发光波长、间隔层厚度、衬底折射率等结构参数的依赖关系;实验测试结果与理论计算结果吻合较好。结果显示,当间隔层距离小于等于20nm时,NRET过程占主导地位,当间隔层大于20nm时,辐射发光占主导地位。进一步的,定义NRET过程的量子产率(QY),当氧化铝的厚度为0nm时,QY最高可达到86.8%。3.提出了 CsPbBr3量子点-Si纳米线(CsPbBr3 QDs-Si NWs)复合结构,通过结构参数优化,复合结构的NRET过程QY最高达到82.8%。进一步设计并制备Al/Si NWs@Al2O3/CsPbBr3 QDs/Spiro-OMeTAD/Ag肖特基结太阳能电池原型器件,利用CsPbBr3 QDs-Si NWs复合结构中的NRET过程,有效减少载流子穿过界面时由于缺陷态俘获效应造成的电荷损失,提高光生载流子的收集效率。相比于未加入CsPbBr3量子点的结构,太阳能电池的短路电流密度从25.90 mA/cm2增大到30.21 mA/cm2,光电转换效率从7.26%增加到7.93%。