由于人类对能源需求的日益增大以及化石能源的枯竭，发展环境友好的可再生能源技术成为世界各国最为迫切的战略目标。染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新型的低成本太阳能光伏器件在可再生能源利用领域中具有非常广阔的前景。本文从电荷传输和界面电荷转移理论着手，设计和开发具有优异半导体光电化学性能的染料敏化太阳能电池部件，以提高该类型光伏器件的性能。　　 本工作基于TiO2多孔电极中存在着为数众多的颗粒间界面，从降低电荷传输电阻的角度出发设计了新的电荷传输模型，并以此为导向将碳纳米管(CNT)引入到TiO2薄膜中形成复合电极。强度调制光电流谱(IMPS)的结果表明，随着CNT在电极中的含量增大，电荷扩散系数亦随之增大；结合强度调制光电压谱(IMVS)的结果，发现在一定范围内，CNT含量的增加可改善电荷在电极中的传输性能，提高电子的扩散程长。光电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)行为测试结果表明，CNT的介入，使电池的光电流密度提高了60％左右，并且电池的光电转化效率也从4.3%提高到5.58%．运用接触理论的分析发现，由于能级结构的差异，使得电池的开路电压随CNT的介入而有所降低；并且随着CNT含量的增加，复合电极中CNT-TiO2之间界面的Schottky二极管整流特性变得显著，并影响着电池的填充因子。　　 在DSSC中，电子通往导电基底的传输以及其与I3-离子在半导体-电解质界面上的夏合是一个竞争关系。而这个决定着电荷收集效率的竞争关系同时又强烈地受制于半导体的形貌及其禁带中电子位点分布。这里我们采用电化学阻抗谱、瞬态光电压和光电流衰变技术和动电位阻抗技术等一系列电化学和光电化学方法系统地分析了基于TiO2纳米颗粒和TiO2纳米带电极的电荷传输电阻、界面电荷转移电阻、化学电容、电子寿命、电荷扩散系数、电荷扩散程长等电化学参数，并由此获取了有关半导体体相中禁带电子位点的密度和分布、表面态的密度以及能带带边的偏移和弯曲等信息。结果表明，一维TiO2纳米带表面所形成的空间电荷层结构可以促进电极表面光生电荷的分离，并有效地阻挡电子与I3-离子在半导体-电解质界面的复合，延长了电子寿命并增大了电池的电压。此外，具有较少边界结构的TiO2纳米带为电子传输提供了有效的通道，并由此增大了电子扩散程长。通过在TiO2纳米颗粒基电极中复合一维的TiO2纳米带，可以使DSSC的光电转化效率得以显著提高，其增幅达60%左右。　　 电荷从对电极往电解质的转移是DSSC运行过程中的一个关键步骤。本工作采用电化学方法在石墨化的聚酰亚胺碳纸上沉积聚苯胺纳米纤维制作了柔性的DSSC对电极并将其用于I3-离子的还原。电化学阻抗谱的研究结果表明，由于聚苯胺良好的电催化活性以及柔性碳纸的超高导电性，使这种柔性对电极具有非常低的电荷转移电阻和串联电阻。通过与染料敏化的TiO2光电极结合，这种基于聚苯胺对电极的光伏器件在100mW/cm2光强照射下，其光电转化效率高达6.85%．稳定性分析结果表明，在长时间的工作过程中，这种太阳能电池的光伏性能基本上保持不变。　　 在固态的DSSC中，空穴载体从氧化态染料经由电解质通往对电极的传输是决定电池光伏性能，包括电荷收集和输出电压的重要因素。而空穴载体的传输性能是由电解质主体材料的形貌和结构决定的。本工作将聚苯胺纳米纤维与离子液体结合，制作了一种准固体电解质，并系统研究了不同直径的纳米纤维对电池电化学性能的影响。聚苯胺纳米纤维的直径控制可通过界面法聚合过程中调节超重力的强度来实现。电化学阻抗谱的结果表明，纳米纤维的直径对电解质体相中的电荷传输以及电解质-对电极界面上的电荷转移有着深远的影响。Ⅰ-Ⅴ结果显示，当采用超重力方法得到的聚苯胺纳米纤维作为电解质材料时，电池的光电转化效率达1.375%，与普通条件下得到的纳米纤维所制作的电池相比，前者的效率比后者高出76%左右。