可持续的清洁能源是一种解决现在全球能源危机和环境问题的极具前景的方法。而量子点敏化太阳能电池给这一挑战提供广阔的空间。量子点被认为用于激子太阳能电池中的吸光材料十分有前景,原因是它具有以下的优势:可调节的禁带宽度,在更宽波长区域的高吸收率,一个光子激发出多个激子的可能性;更为重要的是,光电转化效率能够超过Queisser-Shockley的限制32%同时荧光量子产率超过100%。在过去几年中,量子点太阳能电池已经在光伏领域取得了卓越的表现,但是光电转化效率始终低于商业的硅太阳能电池,主要原因是载流子容易在金属氧化物/量子点/电解液的界面处以及在量子点内部发生复合。另外,由于挥发性的电解液和量子点的光腐蚀使电池的的稳定性较差,限制了其大规模生产。基于这些问题,我们使用CdSe/CdS核壳结构来调整量子点的禁带宽度来展开研究,从而提高电池的光电转化效率,本文主要包括四部分的研究:(1)在CdSe核量子点外包CdS壳,研究不同厚度的壳对量子点光学及电化学性能的影响,在2个周期,6个周期,13个周期的CdS壳样品中,发现6个周期的CdS壳(对于厚度为1.96 nm)拥有最高的光电转化效率,其短路电流,开路电压,填充因子,分别达到了 9.3 mA/cm2,0.539 V,60%,最后的光电转化效率为3.01%(2)在CdSe/(CdS)6核壳结构的基础上,设计了核壳结构来研究电池的转化效率,实际操作为保持CdSe核大小不变,将6个周期CdS壳的前4个周期换成CdSexS1-x合金层(其中x=0.5),后2个周期的CdS保持不变,希望通过阶梯式的导带和价带结构来提高空穴和电子的传输从而提高电池的光电转化效率,最后研究测出短路电流,开路电压分别为15.48 mA/cm2,0.575 V,而光电转化效率提高到4.77%。(3)在之前两个研究基础上,设计了连续的阶梯式导带价带结构,希望能进一步加快电子空穴的转移来提高电池的转化效率。最后测出的短路电流和开路电压分别是21.08 mA/cm2,0.562 V,而转化效率提升到了 6.86%。(4)我们将两种合金量子点应用于光解水制氢领域,将原CdSe/(CdS)6核壳量子点的饱和光电流从6 mA/cm2提升到了 4个合金层量子点的15 mA/cm2和5个阶梯式合金层的17 mA/cm2。