目前,世界能源需求量的85%都来自于对人体健康和环境造成不利影响的可耗尽的石化能源。另外,全球能源需求预计会在21世纪中叶时翻一番。面对石化能源枯竭带来的能源危机问题和过量温室气体排放带来的温室效应问题,在国际范围内,实现环保和可持续发展的能源利用势在必行。能够将太阳光能转化为电能的光伏器件是解决这类问题的主要途径之一。近年来,作为第三代太阳电池中的佼佼者,量子点太阳电池取得了突飞猛进的进步,其光电转换效率已经高达13.4%,而且还有很大的提升空间,显示出其重要的理论研究和应用价值。当前,人们对量子点太阳电池的物理机制并不清楚,而且针对内部机理方面的研究并不多。为此,本博士论文中我们从合成Pb S胶体量子点及其配体置换开始,制备并研究了一系列的基于硫化铅量子点的薄膜太阳电池效率提高的内部机理,得到如下有意义的研究结果:（1）利用电化学阻抗谱,研究Pb S量子点太阳电池的工作机制。制备了两种不同器件结构的量子点太阳电池Au/Pb S-EDT/Pb S-TBAI/Zn O/ITO（器件A）和Au/Pb S-TBAI/Zn O/ITO（器件B）,其中Pb S-TBAI和Pb S-EDT分别是Pb S量子点经过四丁基碘化铵（TBAI）和乙二硫醇（EDT）配体置换之后的量子点。得到器件A和器件B的平均光电转换效率分别为7.71%和5.12%,器件A的最高光电转换效率达到了8.18%。进一步,通过电化学阻抗谱分析了器件A和器件B中复合电阻、载流子寿命、电容和电导率对电池性能的影响,发现由于Pb S-EDT的引入,大大提高了器件A的复合电阻、载流子寿命、电容和电导率等参数,从而使器件A的光电转换效率得以改善。（2）利用‘合成后退火’处理提高了量子点太阳电池的性能。在不同温度下对量子点太阳电池Au/Pb S-TBAI/Zn O/ITO进行‘合成后退火’处理,发现其光电转换效率在140℃时达到4.52%,比没有进行‘合成后退火’处理的器件的光电转换效率（3.26%）提升了38.6%。此时,虽然其短路电流(J_SC)有了很大幅度的提升（由14.4m A/cm²提升至20.6m A/cm²）,但开路电压(V_OC)有所下降（由0.47V降至0.43V）。结合X射线衍射、吸收光谱、电化学阻抗谱和紫外光电子能谱等表征手段,发现J_SC增大的主要原因是由于退火处理使量子点之间出现了“烧结”现象,进而大大提升了量子点之间的耦合,更有利于载流子的传输;而V_OC主要取决于Zn O薄膜和Pb S量子点的费米能级之差,退火处理导致了Pb S量子点的费米能级有所提升,从而使得V_OC减小。（3）利用氧化石墨烯（GO）作为界面修饰层提高了量子点太阳电池的效率。我们制备了GO作为修饰层的量子点太阳电池Au/GO/Pb S-TBAI/Zn O/ITO。经过退火处理后,发现该器件比参考器件Au/Pb S-TBAI/Zn O/ITO的光电转换效率有所提升（从4.74%提升到5.35%）。这主要是由于退火处理后的GO起到了空穴传输层的作用,有效减少界面处的缺陷态密度和体内载流子的复合,从而器件性能得到提高。（4）利用Pb S量子点作为红外吸收层,提高了聚合物太阳电池的效率。通过能带理论和配体置换技术,制备了有机-无机太阳电池ITO/PEDOT:PSS/P3HT/Pb S/PC₆₀BM/Ca/Al。当Pb S量子点膜层的厚度优化为51nm时,其光电转换效率达到3.08%,比参考器件ITO/PEDOT:PSS/P3HT/PC₆₀BM/Ca/Al的效率（1.61%）提高了91%。这是由于该有机-无机太阳电池的J_SC比参考器件的J_SC有了大幅度的提升（由6.17m A/cm²提升至13.4m A/cm²）,从而提高了有机-无机太阳电池的光电转换效率。