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近年来,基于介观尺度的无机/有机半导体材料及三维互穿网络结构的新型介观太阳能电池,如染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC）及介观钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cell,PSC）备受关注。尤其是介观PSC,其小面积器件的光电转换效率快速提升,7年时间内超过22%,十分接近单晶硅、铜铟镓硒、碲化镉太阳能电池的光伏性能。介观太阳能电池还具有制备工艺简单、成本低廉等优点,十分有潜力成为下一代高效率光伏产品。目前DSSC和PSC介观光伏器件仍存在一些问题,如:菲涅尔反射损耗,活性层吸光能力不足以及光谱失配等,这些问题的全面解决有望极大推动介观光伏器件的进一步发展,突破其光电转换效率的理论极限值。本文开展了DSSC和PSC介观光伏器件的制备与研究,针对其菲涅尔反射损耗,活性层吸光能力不足以及光谱失配等问题,对介观太阳能电池进行了一系列结构调控及光学性能优化,提升了介观光伏器件的光电转换效率,并对相关的物理机制进行了探讨。主要研究内容及成果包括如下几个方面:1.针对光伏电池器件与太阳光谱之间的失配问题,设计、制备了一种具有光谱转换功能的下转换NaGdF4:Eu3+/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜,用于提升DSSC器件的光伏性能。采用水热法合成出尺寸均匀、分散性好、发光强度高的NaGdF4:Eu3+纳米材料。将所合成的下转换纳米材料掺入PMMA中制备成下转换（DC）薄膜层,并将其应用到电池器件的玻璃前表面。通过IPCE太阳能电池量子效率测试,比较研究了掺铕和不掺铕情况下,NaGd F4/PMMA薄膜对DSSC器件光伏性能的影响。实验结果表明,利用NaGdF4:Eu3+/PMMA薄膜时,DSSC器件在紫外-可见光范围内的IPCE数值有明显地增大,从而降低了光谱失配导致的光学损耗,提升了DSSC光伏器件在紫外光及可见光区域的光谱响应性能。相对于无NaGdF4:Eu3+下转换层的情况,利用厚度为100 nm的NaGdF4:Eu3+的DC-PMMA DSSC器件的光电转换效率由8.94%提升至9.34%。2.针对光伏电池器件的菲涅尔反射损耗问题,设计、制备了SiO2纳米球自组装增透减反膜,用于提升介观钙钛矿太阳能电池的光伏性能。采用溶胶-凝胶法在PSC玻璃基板前表面制备SiO2纳米球宽带增透减反膜,通过调节旋涂转速,优化了形貌结构和增透减反膜的光学性能。利用形貌结构优化的增透减反膜,使PSC器件玻璃基片在400-800 nm波长范围内的整体透过率提高了3.8%,降低了菲涅尔反射导致的光学损耗,提升了器件对太阳光的利用率。相对于没有SiO2纳米球自组装增透减反膜的情况,应用了SiO2纳米球自组装增透减反膜后,PSC的光电转换效率由14.81%提升至15.82%。3.针对太阳能电池的光谱响应失配和菲涅尔反射损耗问题,设计、制备出了一种兼具光谱转换和增透减反双功能的复合薄膜,用于提升介观钙钛矿太阳能电池的光伏性能。采用水热法合成出粒径分布均匀、分散性好、兼具上、下转换性质的的NaYF4:Tm,Yb,Gd纳米棒,研究了Gd3+离子浓度对NaYF4:Tm,Yb,Gd纳米棒的长度、直径及其发光性能的影响。利用所合成的光谱转换纳米材料,在钙钛矿太阳能电池PSC玻璃基板前表面制备了NaYF4:Tm,Yb,Gd/SiO2光谱转换和增透减反双功能复合薄膜,相对于没有光谱转换和增透减反双功能复合薄膜的情况,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率由14.51%提升至15.67%。通过利用紫外-可见吸收光谱、XRD、SEM、稳态光致发光（PL）谱、J-V和EQE等表征手段,深入研究了这种光谱转换和增透减反双功能复合薄膜对介观钙钛矿太阳能电池的光伏效应增强机制。4.针对介观太阳能电池活性层较薄,吸光能力不足的问题,设计制备出了一种新型、高效等离激元复合结构钙钛矿太阳能电池。利用化学法合成了粒径分布均匀、高分散性的Au@TiO2核壳结构纳米颗粒（NPs）。按比率将所合成的Au@TiO2 NP嵌入TiO2介孔层、钙钛矿半导体覆盖层或同时掺入TiO2介孔层和钙钛矿覆盖层中以构成不同结构的等离激元结构钙钛矿光伏器件。通过利用SEM,紫外-可见吸收光谱,PL谱,光伏特性和光电流行为等表征手段,系统研究了等离激元PSC器件中金属纳米结构的光学、电学增强效应。研究结果表明将直径为80 nm的Au@TiO2 NP同时掺入到PSC器件的TiO2介孔层和钙钛矿覆盖层中,提升了PSC光伏器件对紫外光-近红外区域的光谱响应性能,提高了激子产生率和激子分离率,从而提升了短路电流密度和填充因子。器件的光电转换效率从12.59%提升至18.24%,与没有掺入纳米金属颗粒的参照器件相比,光电转换效率增强超过44%。该项研究提供了一种借助使用核壳结构金属颗粒显著提高介观太阳能电池光伏性能的制备工艺与技术,为未来光电子器件开发高效等离激元功能结构奠定了基础。