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本文重点对太阳能电池的发展历史、太阳能电池材料、太阳能电池分类、太阳能电池结构及工作原理、纳米科学技术与太阳能电池、太阳能电池存在的问题、太阳能电池现状等进行了的综述,阐明了太阳能开发的紧迫性。TiO2能带宽度为3.2eV,是一种廉价、高活性、安全、应用范围广、无污染且性能稳定的半导体材料,在太阳能电池中的应用已逐渐受到人们的重视。但是其能隙为宽度过大,对太阳光的利用率过低,如何提高TiO2电极的光利用效率一直是个重要的研究课题。CdS是一种能带宽度为2.42eV的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,其能带位置决定了其可以用来很好的敏化TiO2的半导体电极,但是CdS本身具有一定的毒性。CdS颗粒敏化功能人们早已发觉,但是对CdS纳米棒、纳米线在敏化TiO2电极电极方面的研究还鲜有报道。本文将CdS分散于聚合物层中,期望克服CdS的毒性问题,采用CdS纳米棒、纳米线敏化TiO2电极及单独作为电极使用为太阳能电池的研究开拓了新的发展方向。 本论文研究内容分为三个部分,首先通过溶胶-凝胶法探索制备多孔TiO2薄膜,其次是探索制备大面积、高纯度的单晶CdS纳米棒、纳米线,最后将前两个部分结合起来,探索光电极方面的应用。 多孔TiO2薄膜以羟基纤维素（HPC）为添加剂,采用溶胶-凝胶法制备。本研究首先采用了乙醇作为溶剂,对温度、热处理时间及HPC浓度等进行了系统研究,发现都难以制备得到理想的多孔TiO2薄膜。然后对溶剂进行了一定的研究,考察了乙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、乙醚、丙酮等溶剂,发现乙二醇甲醚比较适合用于制备多孔TiO2薄膜。最后以乙二醇甲醚为溶剂,通过热处理时间、HPC浓度、层数等研究制备出了比较理想的多孔TiO2薄膜。在热处理温度550℃、二次热处理时问为60min、在HPC浓度为4.5mg/g溶液、及镀5层的条件下得到了孔径大约为80nm、薄厚大约400nm的均匀分布的多孔TiO2薄膜。 CdS纳米棒、纳米线的制备,首先在少量的修饰剂下,采用化学浴沉积法。研究中通过对反应时间、体系PH值及修饰剂的含量的研究,虽然得到一定产量的CdS纳米线,但是其体系总是CdS纳米线与纳米颗粒共存,且得到纳米线均浙江大学硕士论文为多晶,研究结果不理想。之后,采用溶剂热法来制备CdS纳米线、纳米棒。溶剂热法以乙二胺为溶剂,通过对修饰剂含量、反应时间、反应温度的系统研究最终得到了大面积、高纯度的单晶CdS纳米棒、纳米线。且纳米线的尺寸通过实验条件能够得到比较好的控制。在修饰剂含量在0.039/50ml溶剂,反应温度为180℃的条件下,反应时间为96h,得到了长约为7料m,直径约为gonm的均匀CdS纳米线;反应时间延长到144h,得到了长约为13拼m,直径约为85nm的均匀CdS纳米线。反应温度提高到为2500C的条件下,反应时间为%h得到了长约为20林m,直径约为80nm的均匀CdS纳米线,长径比达到250。对修饰剂含量、反应时间、反应温度等实验参数及相应的实验结果的分析,基本分析出了纳米线形成的机理及其形成条件。 第三部分研究了多孔Tio:薄膜光电极、Cds纳米线聚合物薄膜/多孔TIOZ薄膜光电极、CdS纳米线聚合物薄膜/致密TIO:薄膜光电极、CdS纳米线聚合物薄膜光电极四种光电极的光电性能。研究发现多孔TIO:薄膜光电极,多孔的存在有利于扩展光响应范围。CdS聚合物薄膜与TIO:薄膜复合制备电极,有利于光生载流子的分离,使光电流增大及起动滞后现象减弱。随着CdS纳米线长径比的增大,光电流起动滞后现象有减小的趋势。关键词:TIO:多孔薄膜;溶胶一凝胶法;CdS纳米线;溶剂热法;光电极;光电流