目前,能源危机日益成为人类社会可持续发展的潜在隐患,太阳能作为清洁、使用安全、储量丰富的新型能源,极有可能替代传统能源.然而,现阶段太阳能电池尽管种类繁多,但同时满足高效率和低成本的要求仍然是现阶段太阳能电池研制的瓶颈.在这种情况下,人们将希望寄托在以染料敏化太阳能电池为代表的第三代新型太阳能电池上.染料敏化太阳能电池的光电转换效率自1991年首次取得7.1％的重大突破以来,由于其高效率、低成本、制备工艺简单等优点,迅速成为人们研究的热点,被视为传统硅基太阳能电池的有力竞争者.但相比于硅基太阳能电池,染料敏化太阳能电池也存在以下主要不足:光阳极纳米颗粒薄膜中晶界复合会影响载流子收集效率;有机染料合成工艺复杂,吸收光谱范围有限,热稳定性差;液态电解质易造成溶液渗漏、染料脱附、电极腐蚀等问题.针对以上不足,本文主要开展了以下三个方面工作:设计新型纳米结构光阳极,在促进光吸收的同时,提高载流子收集效率;采用窄禁带半导体材料代替染料作为光吸收体,以降低成本并实现更好的光吸收;探索准固态电解质代替有机电解液的方法.具体工作以及结果如下:　　(1)在光阳极纳米结构改进方面,本工作以一维纳米材料的合成为基础,通过优化生长工艺,实现纳米管阵列和纳米棒阵列的可控生长.这些一维纳米结构应用于光阳极,具有较高的电荷收集效率,但也存在表面积较小的劣势,使薄膜染料吸附量受限、影响到光阳极的光吸收性能.为此,本文将零维纳米颗粒内表面积大的优势与-维纳米棒结构载流子收集效率高的优势相结合,设计了新型纳米颗粒-纳米棒光阳极纳米结构.该新型光阳极结构的光电转换效率相比纳米棒阵列提高了3倍.　　(2)染料敏化太阳能电池面临的问题是有机染料合成工艺复杂、成本高、遇水易脱附等.对此,本工作中采取的改进措施是用窄禁带半导体材料替代有机染料作为光敏化体.半导体材料的优势在于其性质稳定、可选范围广、光吸收性能好、生产成本低等,有利于染料敏化电池的商品化进程.同时,当半导体材料尺度减小到纳米量级会出现能带展宽效应、多载流子激发效应等量子效应,使量子点敏化太阳能电池的量子产率有机会超过100％.本工作选取电沉积法、液相沉积法和近空间升华法等手段,利用CdS、CdSe对TiO2一维纳米结构光阳极进敏化.在电沉积工作中,本工作提出改进的两步电沉积方法,可以有效阻止沉积材料在表面堆积,实现很好的纳米尺度孔道沉积以及对沉积量的精确控制,并成功合成TiO2/CdSe异质结.为了进一步改善该异质结的晶型,本文对退火气氛和温度条件做了系统的研究,得到的结论是:该异质结的最优退火温度是400℃,最优气氛是空气.该优化的退火条件使TiO2/CdSe异质结的光电转换性能相比优化前提高6倍,也为其他同类工作提供了参考和改善方案.　　(3)染料敏化电池商品化发展的制肘因素还包括有机电解液封装困难、易渗漏的问题.本文采用准固态电解质代替有机电解液,采用粘结在透明导电玻璃表面的TiO2纳米管阵列和微米TiO2球颗粒作为光阳极,对准固态电池的封装工艺进行优化,得到了相对较高的填充因子和开路电压.尽管总体效率稍逊于液结电池,但准固态电池体现了优于液结电池的稳定性能.　　综上,本文对染料敏化电池三个重要组成部分:纳米结构光阳极、光吸收体和电解液,分别进行优化,取得了一定的效果,希望可以为染料敏化太阳能电池的发展做一定的贡献.