当前,随着我国社会处于产业转型和经济转型的关键时期,需要以创新引领社会发展,而新能源技术在产业革命和技术转型中起着重要作用;同时,当前能源危机问题日益凸显。因此,寻找新能源迫在眉睫。太阳能因为具有能量取之不尽、成本低廉、清洁环保等诸多优势而备受关注。最近几年,钙钛矿太阳能电池取得了空前的进展,这主要是归因于其合适的带隙、超长的载流子扩散距离和钙钛矿本身的高吸收系数。为了解决传统钙钛矿热稳定性和湿度稳定性低的问题,研究者将目光转向了以无机Cs+替代有机离子的全无机钙钛矿天阳能电池。反蛋白石结构逐具有可调的光子带隙,可以产生慢光子效应,可以提高光程长度,显著提高钙钛矿层的吸光能力和载流子传输能力。同时,量子点由于其吸光系数高、带隙可调、成本低等优势,有利于电池光电转化效率的提高。本文将光子晶体结构和量子点引入钙钛矿太阳能电池,并对其制备和性能做了系统的研究,主要内容如下:(1)运用无乳化剂乳液聚合法聚苯乙烯微球,利用溶胶-凝胶法制备无机CsPbBr2I反蛋白石结构(IO)作为钙钛矿的吸光材料。利用SEM表征了 CsPbBr2I IO的形貌结构,吸收光谱(UV)表明光子晶体提高了钙钛矿层的吸光能力。这是由于CsPbBr2I IO具有可调节的光子带隙结构,产生了慢光子效应,慢光子效应的存在可以使入射光在穿过光子晶体时发生多次散射,延长了光程长度,促进了光吸收;二是三维有序微孔结构为载流子转移过程提供了充足有序的通道。同时,通过水热合成法制备PbS量子点,并通过调节PbS量子点的尺寸大小调节PbS量子点的能级,通过TEM、UV等测试手段对不同尺寸PbS量子点性能进行表征。利用配体交换法使PbS量子点与钙钛矿层成功结合,并显著提高了器件的光电性能。这是因为PbS量子点带隙小,在近红外区域有较强的吸光能力。另外,PbS量子点具有适宜的能带结构,可有利于提高载流子的提取与注入能力。UPS、PL、TRRL、IPCE等研究结果证明PbS量子点的存在显著提高了钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,分析了 PbS量子点改善提高电池光电转换性能的机制。(2)通过水热合成法制备了 PbSe量子点,实现了对CsPbBr3的修饰。TRRL、IPCE等表明PbSe量子点可有效提高材料的吸光性能。首先,PbSe量子点可善钙钛矿的形核长大过程,对吸光层表面进行钝化,改善了膜的性能,提高吸光层的覆盖度。其次,PbSe量子点具备量子限域效应和多激子效应,可以产生更多光生载流子,从而有利于增光生电流和实现更有效的电子传输。同时,运用无皂乳液聚合法制备了具有反蛋白石结构的介孔层氧化钛,合理控制填充和去摸板的过程以保持模板的完整性。通过UV、PL等测试发现介孔层氧化钛提高了吸光层的性能。这是由于光子晶体结构的存在提高了电池的吸光能力,TiO2 IO膜具有出色的光捕获能力,提高光收集效率,从而产生了更强的光吸收能力,这将促进光激发载流子的产生。二是TiO2 IO结构的有序且紧密互连的框架通过有效地增加光传输路径,有效提高了可见光波长的透射率,抑制电子和空穴的复合。在此基础上,制备钙钛矿太阳能电池,结果证明,改性后,无论是吸光层光吸收能力还是电荷的分离和提取能力都有所提高,获得了较高的光电性能。