太阳能作为清洁能源,是能源利用与发展的重要方向。太阳能光伏产业中核心是太阳能电池的发展,其中模拟光合作用的染料敏化太阳能电池因其制备成本低、工艺简单、光谱范围易调节受到研究者的广泛关注。染料敏化太阳能电池由多个组成部分封装而成,其中承载染料分子并且接收和传输电子的光阳极是核心。光阳极材料中应用最广的氧化钛薄膜复合速率高,会影响染料敏化太阳能电池的光电性能,化学组成与结构易于调控的新型半导体纳米材料锡酸锌受到研究者们的关注。锡酸锌纳米材料电子迁移率高、光化学性质稳定并且有着较低的复合速率,非常适合应用于染料敏化电池的光阳极。本文以氯化锌、氯化锡和四丁基氢氧化铵的混合液为前驱体,利用水热合成方法,合成了具有不同粒径、粒径分布以及组成的纳米锡酸锌材料。通过调节反应温度和前驱体配比,本文合成了最大粒径约100 nm的宽分布锡酸锌。将宽分布锡酸锌材料制备成为染料敏化电池,发现多分散锡酸锌颗粒能够提供更大的表面积,对吸附更多的染料分子有利。此外,宽分布锡酸锌大颗粒周围趋向于聚结小粒径锡酸锌,这种聚结结构更有利于形成大孔锡酸锌光阳极,为钴电解质的扩散提供通道。与氧化钛基的染料敏化电池相比,宽分布锡酸锌纳米材料可以制备更厚的薄膜,而不出现严重的扩散受限问题。经过优化,9.3μm的锡酸锌薄膜能达到8.1%的光电转换效率,与6.9μm的氧化钛染料敏化电池效率相近。此外,本文制备了包括纯相的50 nm、30 nm小粒径锡酸锌以及含部分氧化锡的30 nm锡酸锌材料。通过比较分析,发现小粒径锡酸锌能够形成更高的开路电压,但是颗粒间的团聚会降低电池的光电流输出。本文探究了锡酸锌内氧化锡的存在对锡酸锌基敏化电池的光电化学性能的影响,结果证实了氧化锡杂质是引起界面复合的关键原因,以纯相锡酸锌光阳极制备的敏化电池会获得更高的光伏性能。