水作为溶剂加工制备太阳能电池具有环境友好、生产安全性高等优点,一直是研究人员奋斗的目标。目前,水相加工的太阳能电池效率普遍偏低,主要原因是通常使用的受体为光吸收贡献很小的富勒烯衍生物和金属氧化物。无机半导体纳米晶由于其可调的光电性质和高消光系数被用于与聚合物复合制备无机-有机杂化太阳能电池。在这种电池中,纳米晶作为受体可以很好的弥补富勒烯衍生物光吸收贡献小的缺点。在此背景下,本论文针对水相加工的聚合物纳米晶杂化太阳能电池,从器件结构、工作原理及材料设计等方面开展了一系列创新性的研究。从关键创新点来讲,本论文在水相加工的聚合物纳米晶杂化太阳能电池的贡献如下:率先研究了器件结构对器件性能的影响,并以此实现了光电转换效率的提升。首次制备了水相加工的纳米晶电池并详细研究了其特点。阐明或解决了聚合物纳米晶杂化太阳能电池中的关键问题,包括形貌控制、聚合物纳米晶相互作用、异质节本质三个方面。具体来讲,本论文的工作归纳为如下三个方面。1、在第二章中我们合成了水溶性聚芳基乙炔前驱体和巯基乙胺稳定的Cd Te纳米晶,并以此为活性层材料制备了水相加工的杂化太阳能电池。我们详细研究了器件结构及界面修饰材料对器件性能的影响。通过水相法及热退火处理,我们解决了聚合物纳米晶微观形貌难于控制的问题,实现了载流子的有效分离及传输。通过设计n-i结构的活性层实现了活性层光吸收与载流子传输之间的平衡,得到了4.76%的效率,该效率为当时杂化太阳能电池效率的记录。2、在第三章中我们制备了水相加工的Cd Te纳米晶太阳能电池。通过退火处理Cd Te纳米晶薄膜,由于镉离子与表面巯基配体的反应,我们发现原位生成了Cd Te-Cd S体相异质节。这是一种新的制备纳米尺度的全无机体相异质节的方法。随后,我们通过改变退火温度实现了对体相异质节的组成、电荷转移、重组及传输的调控。3、在第四章中我们在上一章工作的基础上提出从聚合物修饰纳米晶这一新的角度去认识聚合物纳米晶杂化太阳能电池。这一思路能有效的避免了聚合物向纳米晶激子解离效率低的问题。我们通过探讨器件开路电压与聚合物HOMO能级和纳米晶费米能级的关系发现水相加工杂化太阳能电池遵循p-n节而不是传统认为的type-II异质节。此外,我们将纳米晶电池与杂化太阳能电池对比探讨了聚合物的作用。我们通过对器件性能与退火温度的关系的探讨,发现活性层的加工方法是限制器件性能的一个主要因素。因此,我们开发了后扩散法制备体相异质节的方法,实现器件性能的大幅度提升。综上所述,我们通过优化器件结构和材料设计得到了绿色高效的聚合物纳米晶杂化太阳能电池,并深入探讨了器件的工作原理,提出了聚合物修饰的纳米晶电池这一新观点。本论文对聚合物纳米晶杂化太阳能电池的发展及绿色环保的太阳能电池制备具有借鉴意义。