随着人类经济的发展，环境污染和能源紧缺问题日益加重，太阳能作为一种环境友好、取之不竭用之不尽的能源，是最有前途的新能源之一。把太阳能直接转换为电能是太阳能利用中最有前途的方式。聚合物太阳能电池和染料敏化太阳能电池作为传统硅太阳能电池的替代产品，具有极大的发展潜力。但是目前所开发的这两种太阳能电池性能不够理想，还有许多方面有待优化，进一步提高电池的光电转换效率和电池实用化是目前面临的主要研究问题。　　 本论文工作的出发点是开发具有简单、低成本、高效、大规模制备等优点的结构控制方法，通过聚合物太阳能电池和染料敏化太阳能电池的结构控制来优化器件性能。主要研究内容如下：　　 1.在聚合物太阳能电池方面，针对电池光电转化效率的限制因素，作者从以下三个方面着手进行电池的结构控制研究：　　 光电活性层形貌控制　　 改善聚合物太阳能电池载流子传输效率的有效途径是控制光电活性层的形貌，我们采用氯仿和邻二氯苯溶剂饱和蒸汽处理法来调控P3HT/C60混合物薄膜的纳米尺度上的形貌，研究了不同蒸汽处理及处理时间对给体受体结晶程度和相分离的影响，并研究了空穴传输率以及光电转换效率与形貌的关系。表面形貌结果表明，两种溶剂蒸汽处理都能形成给体受体双连续互穿网络结构。氯仿蒸汽处理时，P3HT和C60的结晶程度均得到提高，形成的纳米线网络状结构由C60结晶组成；邻二氯苯处理时，仅P3HT的结晶程度得到提高，形成的纳米线网络状结构由C60结晶组成。网络状纳米线结构带来的电荷传输效率的提高，以及提高组分结晶度带来的光吸收性能的改善，使得蒸汽处理后太阳能电池的光电转化效率提高数倍。　　 正极表面修饰　　 在正极表面修饰一层中间层，能够有效的提高电池的开路电压和光电转换效率。在研究中，我们利用H2S/HCl/H2O混合气体处理ITO正极以形成表面修饰层，对正极表面修饰后的电池性能进行了表征，并研究了影响表面修饰效果的各种因素。结果表明，混合气体处理ITO后，在ITO表面形成一层硫化铟中间层，硫化铟能够提高正极的功函数，因此电池的开路电压从401mV提高到745mV，光电转换效率也相应的从0.12％提高到0.22％。影响表面修饰效果的因素包括：混合气体中的HCI起到了催化剂的作用，仅H2S/H2O混合气体处理无法达到表面修饰的效果；混合气体处理时间影响硫化铟中间层的厚度，过厚或过薄都不利于电池光电转换效率的提高；P3HT/C60混合物薄膜的存在使得混合气体处理时发生的反应均匀、缓慢，生成的硫化铟层较平整，电池效率就较高。　　 光电活性层与无机材料杂化　　 引入无机半导体纳米材料能够拓展聚合物太阳能电池的光谱相应范围。作者首次采用原位合成的方法，将具有可见-近红外光谱响应的不同尺寸的PbS量子点掺入P3HT/C60混合物薄膜，在改善载流子传输效率的同时拓展了活性层的光谱响应范围，因此电池光电转换效率得到提高。我们研究了影响量子点尺寸的因素，以及量子点尺寸和含量对电池性能的影响。研究中发现，量子点尺寸由邻二氯苯和甲基丙烯酸两种溶剂的体积比决定，与甲基丙烯酸铅的浓度无关。电池光电转化效率随量子点的含量提高而提高，同时量子点的尺寸也是影响电池效率的重要因素，电池效率随着量子点的尺寸的增加先提高后降低。作者也探索了加入油酸作为表面活性剂的掺杂量子点的电池，发现油酸的存在会造成大尺度的相分离，导致电池效率下降。　　 2.在染料敏化太阳能电池方面，共敏化方法是提高有机染料电池效率的有效手段，但关于共敏化方法对电池寿命的影响的研究尚不多见。在这部分的研究工作中，作者采用C60和一种有机染料2a作为染料敏化电池的共敏化感光剂，研究了其对电池性能和寿命的影响。在实验中通过浸涂法在TiO2电极上形成C60薄膜，通过改变C60和染料的吸附顺序，得到了对电池性能不同的影响结果。结果表明，在吸附染料之前吸附C60得到的电池效率最高，共敏化电池的使用寿命远高于2a和C60单独敏化的电池。