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量子尺寸效应使半导体纳米晶的禁带宽度随尺寸减小而增大，在光学性质上表现为激子吸收波长随尺寸可调。而纳米晶自由载流子的集体振动与入射电磁波耦合会产生局域表面等离子体共振吸收和局域电磁场增强效应。半导体纳米晶的自由载流子浓度可随掺杂浓度改变的特性，使得其局域表面等离子体共振可人工调控。激子吸收和局域表面等离子体共振吸收使纳米晶具有优异的光吸收特性，有利于减小光电转换器件吸收层厚度，为缩短光生载流子传输距离和降低制造成本提供新途径。本论文以新型太阳能电池吸光材料为出发点，为实现对太阳光的全谱利用效率，采用化学法制备纳米晶并实现材料尺寸和形貌可控制备，获得激子吸收在可见光区域的CdSe量子点和近红外区域的PbS量子点以及在近红外波段具有局域表面等离子体共振吸收效应的CuS纳米晶以及热电Bi2Se3纳米晶；通过纳米结构表面工程来调控纳米晶光学性质和材料稳定性；研究纳米晶表面调控对纳米晶太阳能电池性能的影响和载流子界面传输特性。具体的研究内容和获得的结果可归结为如下三个方面。1、半导体纳米晶的可控制备：以十八碳烯和油胺为非极性溶剂，采用化学法在惰性气氛中制备半导体CdSe、PbS、CuS和Bi2Se3纳米晶。通过控制反应温度、时间和前驱体浓度实现纳米晶尺寸和形貌可控制备。所获得的CdSe、PbS纳米晶量子点激子吸收峰位于可见到近红外范围，其中CdSe激子吸收峰从520nm至610nm可调，PbS激子吸收峰从920nm至1055nm可调。采用超声化学法进一步简化在非极性溶剂中制备CuS纳米晶的工艺，用介质球散射理论和环境介电常数实验证实所制备的CuS纳米晶在近红外波段具有明显的局域表面等离子体共振效应。通过调节硒前驱体的反应活性，成功实现在非极性溶剂中制备热电Bi2Se3纳米晶。为半导体纳米晶光学性质研究和光伏应用提供了丰富的材料基础。2、纳米晶表面与光学性质调控：采用表面配体交换技术改变CdSe、PbS纳米晶量子点的表面阻抗以提高纳米晶颗粒间载流子传输能力，发现表面改性和环境气氛、PH值对纳米晶化学稳定性和光学性质具有显著影响，通过进一步包覆无机壳层提高纳米晶化学稳定性和光学稳定性。通过配体表面掺杂技术改变CuS纳米晶自由载流子浓度来调控其局域表面等离子体共振波长。3、纳米晶太阳能电池的制备与性能研究：采用旋涂成膜工艺制备PbS纳米晶太阳能电池吸光层，结合原子层沉积制备的TiO2透明电子传输层，构筑纳米晶/电子传输层异质结太阳能电池。利用I-V特性测试和交流阻抗谱测试对纳米晶太阳能电池的光伏性能和载流子界面传输特性进行初步研究，通过等效元件拟合阻抗谱获得纳米晶太阳能电池等效电路模型。