如何提高功率转换效率(PCE)以及如何解决由于有机溶剂电解质的挥发性所带来的器件封装问题是获得适合于实际应用的高效、廉价、稳定的染料敏化太阳电池(DSC)的两个重要问题。所以，本论文的研究重点主要集中在:一、开发新型非金属有机给体-π-受体（D-π-A）染料来提高DSC的光伏性能。二、发展基于固态空穴传输材料或无溶剂离子液体的非挥发性器件。主要研究内容如下:　　 (1)合成了五种以烷氧基三苯胺为给体，氰基丙烯酸为受体，噻吩并环戊二烯(CPDT)为共轭单元的高摩尔吸收系数有机D-π-A染料。通过研究系列染料EmSn（m和n分别代表连接在三苯胺和CPDT上的烷基链的碳原子数）的光电性能，发现基于C220(E6S12)染料的器件不仅保持颇具潜力的光捕获能力，而且获得了较高的光电压，鉴于此，我们将该染料结合有机空穴传输材料2，2，7，7-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9，9-螺二芴（spiro-MeOTAD）应用于固态染料敏化太阳电池(ssDSCs)中，获得了AM1.5G(100mWcm-2)模拟太阳光辐照条件下由美国可再生能源国家实验室(NREL)权威认证的6.08％的功率转换效率，该转换效率是当时这种异质结光伏器件的最高效率。瞬态光电压和光电流衰减实验表明由C220获得的器件性能提高一定程度上源于宽偏压范围内的高电荷收集效率。　　 (2)将C241染料中N-取代基由己基改变为2，6-二辛氧基联苯基，合成了以4-(2，6-二(辛氧基)联苯基-4-基）-4H-二噻吩[3，2-b:2，3-d]吡咯为共轭单元的新型有机D-π-A染料C251。在AM1.5G（100mWcm-2）模拟太阳光辐照条件下，该染料结合钴电解质获得了9.3％的功率转换效率。相比C241(7.5％)，C251显著提高的PCE主要得益于开路电压Voc有140mV的大幅提高。通过瞬态光电压衰减和电荷提取实验的研究，光电压的提高可归因于C251独特的立体结构能够有效地抑制界面电荷复合。　　 (3)合成了以TT，EDOT-BT，EDOT-CPDT和CPDT-EDOT为π连接单元的三苯胺-氰基丙烯酸染料（其中TT，EDOT，BT和CPDT分别代表2，2:5，2"-三联噻吩，3，4-乙烯二氧噻吩，2，2-联噻吩和4，4-二己基-4H-环戊并[2,1-b:3，4-b]二噻吩）。进一步通过光吸收和多通道电荷转移动力学研究了基于钴电解质的DSC的光伏特性。逐步引入更富电子的单元以及合理调整不同单元间的连接次序能够带来基态氧化还原电位的负移和吸收峰的红移，而且能隙的缩小并没有给电子注入带来太大的影响。使用EDOT-BT连接单元的染料表现出了更快的界面电荷复合和更慢的染料再生，这正是其在AM1.5G条件下的电池效率(5.3％)逊色于CPDT-EDOT染料(9.4％)的原因。　　 (4)构建了4-己基苯取代的环戊并[1，2-b:5，4-b]二.噻吩[2，1:4，5]噻吩并[2，3-d]噻吩单元(CPDTTT)，并进一步合成了以它作为共轭π连接体的有机D-π-A染料C243。相比以2，5-二噻吩-2-基-噻吩并[3，2-b]噻吩(DTTT)为共轭单元的模型分子C242，C243的最大吸收峰明显红移，摩尔吸收系数也显著提高。这种能隙的降低同时伴随有基态氧化还原电位的负移和激发态氧化还原电位的正移，然而，以上分子特性的变化没有对二氧化钛/染料/电解质界面上的长程电荷分离造成不利影响，很可能是由于形成了一种有利的染料聚集体微结构。此外，我们还发现，染色液溶剂相关的染料担载量对一些关键的光伏特性（例如:光电流和光电压）会产生重要的影响，其中，光电压的变化通过电荷提取和光电压衰减实验进行了阐释。最后，通过分析X射线光电子能谱(XPS)实验中从二氧化钛逃逸电子的信号减幅数据对电子复合寿命的差异进行了定性地解释。　　 (5)设计合成了由N-甲基-N-烯丙基吡咯烷阳离子分别与碘离子、硫氰酸根离子和二氰胺根离子结合构成的三种新型离子液体，并测量了它们的密度，粘度和电导率等物理特性。由于电活性的N-甲基-N-烯丙基碘的熔点（约57.5℃）相对较高，通过与另外两种非电活性的室温离子液体相结合，我们制备了具有高碘离子浓度的无溶剂电解质并将其应用于染料敏化太阳电池中。通过使用修正的Walden规则和修正的Stokes-Einstein方程，可以将温度依赖的电解质粘度与摩尔电导率和I3-迁移率进行关联。我们还发现，非电活性离子液体中的阴离子（硫氰酸根离子和二氰胺根离子）会对介孔二氧化钛膜的表面态和膜中电子传输产生不同的影响，从而导致染料敏化太阳电池产生不同的光电流和光电压。