以共轭聚合物为电子给体,无机半导体纳米晶为电子受体的有机-无机杂化太阳能电池因其兼具有机材料和无机材料的优点、成本低、加工性好等优点,近年来备受研究人员关注。但有机-无机杂化太阳能电池的器件效率普遍比较低,主要是因为活性层的微观形貌难以控制。目前,有机-无机杂化太阳能电池的活性层主要是通过共轭聚合物和无机半导体纳米晶物理共混法制备得到,然而共轭聚合物和无机半导体纳米晶之间的相容性较差,从而无机半导体纳米晶在有机共轭聚合物中容易聚集,分散性差,发生宏观相分离,导致激子分离效率低。同时,难以形成紧密接触的共轭聚合物和无机半导体纳米晶杂化界面,不利于电荷的快速转移。因此,形成具有紧密接触的共轭聚合物/无机半导体纳米晶杂化界面,同时获得纳米尺度上的连续互穿导电网络结构,是提高杂化太阳能电池效率的关键。本文分别通过两亲性嵌段共聚物和类卤素原位钝化纳米晶相结合,以及在聚合物中原位生长纳米晶的方法两条路线来改善共轭聚合物和无机半导体纳米晶之间的相容性,从而获得紧密接触的共轭聚合物/无机半导体纳米晶杂化界面,构建具有连续互穿导电网络结构的杂化材料体系,并对其光电性质进行了研究。首先,采用格氏置换聚合法合成了全共轭两亲性的聚噻吩基嵌段共聚物——聚(3-己基噻吩)-嵌段-聚(3-三乙二醇-噻吩)(P3HT-b-P3TEGT)作为电子给体材料,并合成了水溶性CdTe纳米晶作为电子受体材料,制备P3HT-b-P3TEGT/CdTe杂化材料。由于亲水性P3TEGT嵌段与水溶性CdTe纳米晶具有良好的相容性,促进了 CdTe纳米晶在聚合物中的分散。进一步地,在合成CdTe纳米晶的过程中,引入硫氰酸铵配体进行原位钝化,合成了硫氰酸基团原位钝化的CdTe纳米晶。研究表明,硫氰酸基团的原位引入,能够进一步改善CdTe纳米晶在P3HT-b-P3TEGT中的分散性,增加聚合物与无机纳米晶的接触面积,有助于形成具有紧密接触杂化界面的纳米尺度的连续互穿导电网络结构,提高激子的分离与电荷转移、传输效率。同时,原位引入的硫氰酸基团还能有效地调控CdTe纳米晶的尺寸及发光范围,提高其结晶性,钝化其表面缺陷,并抑制氧化物的生成,提高了纳米晶的稳定性,有效提高P3HT-b-P3TEGT/CdTe杂化薄膜的电荷抽取与传输效率。其次,结合原子层沉积法(ALD),以共轭聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)为电子给体和生长模板,在P3HT中原位生长GaN无机半导体纳米晶,构建了具有紧密接触杂化界面的P3HT/GaN本体异质结结构。考察不同生长周期对P3HT/GaN杂化薄膜微观形貌、光物理性能和器件光电流密度的影响。研究表明,与P3HT为活性层的器件相比,随着GaN纳米晶的原位生长,薄膜中形成了大量的杂化界面,有效提高了激子的分离效率,器件光电流密度不断提高。当GaN生长了80周期时,器件的光电流密度达到最大。但当GaN生长周期过多时,器件的光电流密度反而有所减小,这是因为生长周期过长时,GaN纳米晶的生长严重挤压并扰乱了聚合物P3HT的结晶,P3HT分子链堆砌的有序性降低,不利于载流子的传输。