太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,太阳电池的开发及利用一直受到国内外的青睐。太阳能的开发和利用主要有两种形式:一种是光-热转换,例如太阳能热水器等,另一种是光-电转换,例如太阳电池,而光电-转换是太阳能的主要利用形式。太阳电池发展历程悠久,历经数次更迭换代,种类繁多。近几年,有机/无机杂化体异质结太阳电池受到国内外的广泛关注。这种电池将有机和无机半导体材料的优势完美结合:一方面,其p-型材料采用有机半导体材料因此具有种类繁多、可设计性强、重量轻、柔韧性好、可大面积卷装生产、低温溶液法制备、低成本等优点;另一方面,其n-型材料多采用无机半导体材料,因此同时具有高电子迁移率、高比表面积、高物理化学稳定性等优点。以光电性能优异的三苯胺衍生物小分子作太阳电池p-型材料,小分子呈现D-π-A结构:包括强供电子基团的三苯胺;起桥联作用的噻吩;强吸电子基团的氰乙酸酯（Alkyl Cyanoacetate）、丙二腈（Dicyanovinyl）和绕丹宁（Rhodanine）。分别设计并合成三种新型的D-π-A型结构的有机小分子给体C-TPA、D-TPA、R-TPA。此类小分子的能级结构、光吸收能力可以通过改变末端受体单元的种类来进行调控,达到体异质结能级调控的目的。通过紫外可见吸收光谱技术、荧光光谱技术、循环伏安（CV）和热稳定性研究这些小分子的性能,结果表明这类小分子的吸收光谱比较宽、氧化还原电势比较低并且具有较好的热稳定性,可以作为一种理想的光电材料。将其组装成太阳电池器件,结果表明光电性能最优异的是D-TPA,光电转换效率为0.802%;其次是R-TPA,光电转换效率为0.733%;C-TPA相比于前两者稍差,光电转换效率为0.651%。此外,无机受体材料种类有很多,锐钛矿型二氧化钛（TiO₂）以其来源丰富、制备简单便宜、无毒环保、具有高电子、空穴迁移率、高介电常数、长激发态寿命、高能态密度等诸多优点,使其成为性能优良的电子受体材料,适用于有机/无机杂化太阳电池。稀土掺杂TiO₂可以有效的调控其能级使其与p-型材料能级更好的匹配,SmPO4掺杂P3HT/TiO₂体异质结太阳电池光电转换效率由未掺杂的1.98%提高至3%。这种显著的提升主要由于掺杂体异质结之间热电子快速的产生和分离传输,时间分辨光谱测试结果表明:电子的产生速率提升超过40%,由未掺杂的30.2 ps缩短至17.9 ps,热电子传输速率提升近20%,由未掺杂的6.92ns缩短至5.58 ns。P3HT/TiO₂体异质结之间通常会引入金属氧化物作为缓冲层形成三元体异质结结构,但是该结构仍然会面临着能级不匹配的挑战,而用蓝光石墨烯量子点（GQDs）替代金属氧化物有效的解决这一问题。通过自上而下的方法,采用激光脉冲辐射加水热制备出能级位置处于P3HT和TiO₂之间GODs,P3HT/TiO₂和GQDs之间形成阶梯能级结构。在加入GQDs缓冲层后,开路电压（Voc）从之前0.698 V提升到0.757 V,同时短路电流密度（Jsc）从之前5.89 mA·cm-2提升到7.98 mA·cm-2,总光电转换效率PCE由从2.14%增加至3.16%。