由于具备量子限域效应,硫化铅量子点可以通过尺寸调节实现光学带隙的优化,从而可以使其吸收覆盖可见光至近红外区域。不仅如此,通过量子点表面配体工程,还可以实现对载流子迁移率、掺杂浓度和导电类型等性质的调控。这些独特的性能使得其广泛应用于新型光电器件,特别是光伏电池器件中。同时,硫化铅量子点具有多激子效应、可在空气环境中进行低温溶液法加工,使其在单结和叠层器件中展现出良好的应用前景。过去十年,通过优化表面配体工程、器件结构等,硫化铅量子点太阳能电池的效率得到大幅提升。但是和理论效率相比,还有较大差距,因此需要同时对硫化铅量子点材料及电池器件结构等进行更深入的研究。本论文以硫化铅量子点为主要研究对象,结合其他新型半导体材料,研究有机/硫化铅集成太阳能电池以及硫化铅/钙钛矿叠层太阳能电池,探索薄膜形貌及器件结构等对太阳能电池器件性能的影响。具体研究成果如下:第一部分:为了发展高性能的量子点集成电池器件,首先需要选择光学和电学性质与之匹配的活性层材料。近年来有机太阳能电池发展迅速,但是薄膜形貌是限制器件性能的主要因素。因此,要想实现高效的有机/量子点集成器件,需要对有机太阳能电池薄膜形貌进行深入研究。在本章节中,我们首先研究了有机羧酸（量子点常用配体）作为液体添加剂对全聚合物太阳能电池活性层形貌的影响。通过对全聚合物活性层薄膜形貌、光学性能和电学性能的调控,实现了全聚合物太阳能电池器件效率的显著提升。进一步,我们研究了不同体系的有机活性层中材料组分对太阳能电池器件性能的影响。我们选取目前主流的非富勒烯体系的有机活性层材料,改变活性层中给/受体比例,对器件性能和稳定性进行测试。这部分的工作为发展高效有机/硫化铅量子点集成太阳能电池提供重要的材料基础和实验路径。第二部分:发展了高效的硫化铅量子点/有机体异质结集成太阳能电池。在本章节中我们通过在P型有机聚合物PTB7-Th中加入不同种类的N型受体材料（PCBM,聚合物,共轭小分子）,取代传统硫醇配体的硫化铅（PbS-EDT）,作为硫化铅量子点太阳能电池的空穴传输层。有机体异质结的优势在于可以通过活性层中的N型材料调控,实现与底部硫化铅活性层的载流子传输匹配,调控界面处的能级。功能化的有机材料同时可以实现对量子点薄膜的表面钝化,增强界面处载流子的提取,抑制载流子复合,有利于开路电压、短路电流和光电转换效率的提升。该工作提出了一种改善硫化铅量子点太阳能电池界面的有效途径,为硫化铅量子点太阳能电池效率的进一步提升提供了新的思路和实验路径。第三部分:利用硫化铅量子点的近红外吸收响应,首次报道了基于溶液法制备的硫化铅量子点/钙钛矿两端叠层太阳能电池。提出了可水溶液法制备的n-PEDOT/SnO₂这一复合中心,使用硫化铅量子点作为前置子电池的吸光层,钙钛矿材料作为后置子电池的吸光层,首次成功制备了硫化铅量子点/钙钛矿叠层太阳能电池。这为后期基于高效硫化铅量子点和钙钛矿的叠层器件的设计和制备提供了有效的实验路径。综上所述,本论文从硫化铅量子点材料出发,通过调控有机体异质结薄膜形貌,获得高效、稳定的有机光伏材料体系;基于此发展了高性能有机/硫化铅量子点集成太阳能电池,最高光电转换效率超过12%;同时,利用硫化铅量子点的近红外吸收特性,发展了全溶液法制备的叠层器件,提升了基于硫化铅量子点的叠层器件效率,对硫化铅量子点太阳能电池的进一步发展起到了积极的推动作用。