中文摘要：

量子点敏化太阳能电池是下一代太阳能电池研究的热点之一，对解决能源短缺和环境污染具有重要的科学意义和应用价值，提高量子点敏化太阳能电池的能量转换效率是目前亟待解决的关键问题。TiO2-量子点-电解质间电子输运过程中电荷的产生和复合是决定电池能量转换效率的关键过程。采用泵浦-探测技术对这一超快动力学过程开展研究，探测不同微结构及掺杂的TiO2薄膜对电子输运过程带来的影响，探测不同种类和尺寸的量子点对电子输运过程的影响，并以实验结果为基础，建立合理的超快动力学理论模型。本项目不仅为改良量子点敏化太阳能电池的结构、提高其能量转换效率提供理论依据，也可促进物理、光学、化学、材料和能源等学科的交叉融合，有着重要的学术意义。

结论摘要：

TiO2/量子点/电解质间电子输运过程中电荷的产生和复合是决定电池能量转换效率的关键过程。研究半导体量子点与TiO2薄膜之间的电子输运和能量转移过程在能源、生物探测、电化学、光催化方面具有重要意义。项目采用多种光谱技术探测了TiO2薄膜和半导体量子点之间的电子输运过程，并详细研究了金属纳米颗粒对于这一能量转移过程带来的影响，探测不同种类和尺寸的量子点的影响，并以实验结果为基础，深入分析了其中的物理机制。在执行过程中，我们是按照项目任务书的要求展开研究工作的。我们采用脉冲激光沉积法、纳米球刻蚀法制备不同晶型和晶粒尺寸的TiO2薄膜以及不同金属掺杂的TiO2薄膜，通过旋涂法制备了半导体量子点/TiO2样品、半导体量子点/纳米金属颗粒阵列等样品，并通过改变反应条件来调节纳米金属颗粒阵列的尺寸和周期，对样品的吸收光谱、荧光光谱、超快光谱等光谱特性进行了详细研究，详细研究了CdTe量子点或CdSe/ZnS量子点与TiO2薄膜以及纳米金属颗粒之间的能量传递过程，对其中的能量转移物理机制进行了深入的探讨，结果表明当量子点与TiO2薄膜直接接触时，能量由量子点传递给TiO2，半导体量子点的荧光被猝灭；当量子点与金属纳米颗粒接触时，量子点吸收光子能量后传递给金属颗粒，半导体量子点的荧光也被猝灭，该过程与金属纳米颗粒的表面等离子共振峰位和量子点的吸收峰峰位之间的重叠程度密切相关；当金属纳米颗粒与半导体量子点之间存在一定厚度的隔离层时，金属纳米颗粒的局域场增强效应以及金属纳米颗粒和量子点之间的耦合将使得量子点的荧光寿命缩短，荧光强度可极大增强。本项目不仅为改良量子点敏化太阳能电池的结构、提高其能量转换效率提供理论依据，也可促进物理、光学、化学、材料和能源等学科的交叉融合，有着重要的学术意义。