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量子点敏化太阳能电池是能源材料领域的一个研究热点。目前，对半导体量子点在自组装、电子注入和激子传输以及太阳能电池效率等方面进行了大量的研究。然而，相当多的报道是基于有机溶剂合成的量子点，对于绿色合成、低成本的水溶性量子点用于太阳能敏化电池的报道相对较少。 本文在综述前人研究成果基础上，采用微波水相合成法，制备了一系列不同配体、不同带电特性以及不同能带结构排布的水溶性量子点，研究其与TiO2纳米晶薄膜的自组装以及电子转移的机制；通过调节量子点的表面电荷以及能带结构，提高了量子点在TiO2纳米晶薄膜的自组装吸附量；采用真空热处理和紫外光钝化等方法，改善量子点表面缺陷及电子传输，进而提高电池性能。 采用微波水热法，分别合成了巯基丙酸(MPA)和巯基乙胺(CA)作为配体的CdTe量子点。在pH值7～8范围内，带正电的CdTe量子点溶液稳定分散，此状态下TiO2纳米晶表面带负电特性。利用静电作用，使量子点与TiO2多孔膜均匀组装。实验结果表明，带正电的CdTe量子点在TiO2纳米晶表面有较高的吸附量，是同类带负电的配体量子点吸附量的3倍左右。将吸附不同带电配体量子点的TiO2多孔膜作为光阳极，组装太阳能电池，带正电与带负电的CdTe量子点敏化电池的光电流分别为2.09mA/cm2与1.17mA/cm2。利用静电自组装，在TiO2纳米晶表面交替吸附带不同电荷的量子点，可获得多层CdTe量子点敏化的太阳能电池。双层敏化电池的光电流达到4.7mA/cm2，相对于目前文献报道中的CdTe量子点敏化太阳能电池(1.0mA/cm2左右)，有显著提高。 对量子点敏化的TiO2纳米晶薄膜，采用紫外光钝化技术以及真空热处理，能显著改善敏化太阳电池的性能。将CdSe量子点敏化的TiO2多孔膜，置于含有巯基酸的溶液中，进行光辐照处理，可以有效的减少量子点的表面缺陷。实验证明，经过20min光钝化处理的光阳极，其敏化电池的光电流可提高2倍左右。此外，对量子点敏化的光阳极进行真空热处理，可以改善量子点的结晶性与深能级缺陷，以及量子点与TiO2纳米晶间的界面电子传输，也可以提高电池性能。 研究了复合量子点的能带结构对电子传输的影响。用微波法合成II型核/壳结构CdTe/CdSe量子点，发现II型半导体的能带排布，可以能使电子传输速率提高一个数量级。利用静电自组装实现多层敏化，在提高吸附量的同时，调节半导体间的能带位置，并使空穴更容易为电解液收集，从而提高敏化电池的性能。 此外，在TiO2一维纳米棒上原位生长了CdS量子点，使用巯基酸作为连接分子，使量子点能均匀分散的分布在TiO2纳米棒上。讨论了不同巯基酸分子对电子传输的影响。实验表明，与巯基丙酸相比，枝状半胱氨酸的特殊分子结构，能提高电子传输的效率。 量子点作为替代染料的敏化剂研制高性能太阳能电池，已受到越来越广泛的关注。但是，目前的量子点敏化太阳能电池的效率仍然很低，还需要许多方面的研究和改进。以上的实验研究可作为几种探索路径，为进一步提高量子点敏化太阳能电池的效率作参考。