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硅太阳能电池开始研制至今，光电转换效率最高能达到25％，但是其存在能耗巨大、制备工艺复杂、原材料昂贵等问题。这些都促使我们去寻找一些制备工艺简单，原材料廉价的光伏材料，制备出高效的新型薄膜太阳能电池。新型薄膜太阳能电池经历了从1991年面世的染料敏化太阳能电池(DSSC)，到2009年问世的钙钛矿太阳能电池(PSC)的变迁，效率得到了快速提升。但是其稳定性差，且性能仍需进一步提升。针对上述问题，本文通过掺杂、局部包覆以及添加转光层等一系列研究方法，对染料敏化太阳能电池性能及其机理进行研究;并通过金属离子，对钙钛矿太阳能电池进行界面改性并对其机理进行研究，主要研究成果如下: 制备了一系列不同钇(Y3+)掺杂浓度的二氧化钛介孔纳米粒子光电阳极，应用于染料敏化太阳能电池。XPS分析表明存在Ti-O-Y键;并且单位晶胞体积计算表明，钇掺杂造成了锐钛矿晶胞体积膨胀，从而佐证Y成功掺杂进入TiO2晶格。掺杂纳米颗粒呈现介孔不规则结构和小的颗粒尺寸，内部连接的多孔网络使得电子传递能力得到加强，获得高的比表面积和孔径，染料吸附量增加了59.5％。第一原理计算证实Y掺杂二氧化钛4d的能级已经引入了二氧化钛的导带，有利于电子的传递。当采用最优3at％Y离子浓度时，短路电流密度从13.20mA·cm-2增加到15.74mA·cm-2，全太阳光照下转换效率从空白DSSC的6.09％上升到7.61％。 首次合成了局部Y2O3-TiO2“壳-核”结构纳米粒子，并应用于染料敏化太阳能电池。二氧化钛和Y2O3构成核壳异质结使得TiO2与Y2O3费米能级的合并，增加了DSSC的开路电压。暗态下，复合阻抗的提高表明Y2O3“壳”阻碍了反向散射并抑制了二氧化钛导带中的电子与染料、电解液中的空穴内部复合，提升了光电流。因此，与空白DSSC相较，开路电压VOC从683mV提高到738mV，短路电流(Jsc)从14.15提升到15.35mA×cm-2，最终的光电转换效率达到8.08％，比空白DSSC增加了15.2％。 构筑了由纳米片定向排列自组装而成的三角棱柱Y2O3并应用于染料敏化太阳能电池材料作为转光层。研究结果表明，立方晶系Y2O3∶Eu3+和Y2O3∶Er3+的光致发光特性与DSSC的常见光敏剂N719和N749匹配。Y2O3∶Er3+薄膜改性的电池的光电效率6.68％，高于参比DSSC电池的6.39％。另一方面，Y2O3∶Eu3+基DSSC稀土发光薄膜没有获得光电转换效率的增加。 探索了钙钛矿太阳能电池电子传输层(ETL)与钙钛矿吸收层间界面的Al3+改性。通过无定形二氧化钛与Al3+的结晶过程阐述Al2TiO5的形成机理，发现Al2TiO5能够将平面钙钛矿太阳能电池的平均效率15.4％提升到17.2％。相比空白PSC，Al-PSC电子寿命大约提高了3倍。X射线光电子谱O1s表明:Al2TiO5修饰后，氧缺陷的峰值下降了31％以上，使得稳定性也大幅提高，在1440小时之后，Al-PSC仍保持88％的初始转换效率，而空白的PSC效率已经降低到其初始值的68％。