胶体量子点因其独特的性质,在光电器件领域中引起了广泛的关注,基于这些量子点的太阳能电池也获得了迅速的发展。尽管量子点光伏技术发展迅速,但仍存在不少亟待解决的问题。例如,硫化铅量 子点(PbSQDs)的合成产量较低是实现大规模商业化生产的一大障碍,而且以往的研究都只关注于提高量子点的产量,对合成后量子点的质量及其相应的器件性能却鲜有研究;而作为近几年得到快速发展的新兴纳米晶,钙钛矿量子点虽在光伏器件和发光二极管领域显示出强大的应用潜力,但仍需进一步提高其器件效率和稳定性。解决上述问题,将会有助于加速新兴量子点光伏技术的发展。因此,本项工作从量子点的合成源头出发,通过优化反应条件,在不影响材料性能的基础上增加PbS量子点产量。尝试通过引入钝化剂改进新型钙钛矿量子点稳定性,提升最终器件性能。具体研究内容可分为以下四部分:第一章:介绍量子点基本性质、PbS量子点和钙钛矿量子点太阳能电池研究进展。第二章:利用经典热注射法通过大幅增加反应浓度,提升反应产量,并详细研究了反应浓度对生成PbS量子点质量以及基于其制备的太阳能电池器件性能的影响。研究发现,在合成过程中将目前广泛使用的前驱体浓度增加200倍,可以有效地扩大产量,并且在提高产量的同时不会对PbS QDs的晶粒尺寸、粒径分布、光学性质、晶体结构和表面组成造成显著的影响。而且,基于这些PbS QDs的太阳能电池效率可以稳定在10%-10.5%之间。本项工作同时证明了高浓度合成可以作为一种通用的方法来应用于不同的前驱体。此方法可以提供大批量高质量的PbS QDs,为未来大规模生产量子点太阳能电池奠定了基础。第三章:利用传统热注射的方法分别合成了 CsPbI3和FAPbI3钙钛矿量子点。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、透射电子显微镜等分别对CsPbI3和FAPbI3钙钛矿量子点的光学性质和形貌进行了系统的表征。进一步地,本工作将这两种量子点都制备成太阳能电池器件,通过优化,最终获得了效率为12.55%的CsPbI3钙钛矿量子点太阳能电池和效率为9.93%的FAPbI3钙钛矿量子点太阳能电池。第四章:利用传统热注射的方法合成了非铅的CsSnI3钙钛矿量子点。通过对量子点提纯方法的优化,获得了高质量的CsSnI3钙钛矿量子点。进一步地,本章对合成方法进行改性,通过引入表面钝化剂提升制备的CsSnI3量子点的空气稳定性。最后详细研究了不同钝化方法对最终基于CsSnI3钙钛矿量子点太阳能电池性能的影响。综上所述,以较为经典的PbS量子点为例,本项工作研究了批量化合成对量子点质量和光伏器件性能的影响,将有助于今后量子点材料在光电器件中的应用实践。同时,通过合成方法的调控,改进了新型钙钛矿量子点的性能,提升了光伏器件性能,有望进一步推进该类材料在太阳能电池中的应用。