对于新型染料敏化纳米晶太阳能电池来讲，电荷的分离是功能染料或纳米结构在光作用下产生动力学竞争的结果;一方面光激发产生的光生载流子被半导体光阳极收集并向外传输提供电力资源，另一方面处于激发态的染料将被电解质还原以供下一次光激发再次形成光生载流子。它可以通过优化半导体光阳极材料费米能级和电解质氧化还原电势的能带匹配工程获得高的开路电压;也可以通过拓宽功能材料与电池结构对太阳光谱的吸收范围，从而增加光利用效率而提高短路电流。纳米材料太阳能电池虽然具有很大的发展潜力，但从研究到实际应用的角度来看，高效率、低成本和稳定性仍然是当前这类新能源技术的挑战。其中，研究半导体纳米材料光阳极结构是解决问题的一个关键途径。　　 本论文主要从纳米太阳能电池光阳极的研究出发，首先考虑到一维结构的优异电子传输能力，分别用阳极氧化法和水热法制得一维结构TiO2纳米管与ZnO纳米棒阵列薄膜，并复合组装半导体纳米晶颗粒以提高一维纳米结构的比表面积，同时研究了复合光阳极在太阳能电池中的电子动力学过程;其次，从光吸收范围角度出发，设计并获得宽光谱响应光阳极结构，主要是利用不同光谱响应波段的量子点与氧化物半导体材料形成有效的光阳极;再者，利用金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振作用增强纳米棒的光学性能，以进一步发挥纳米结构的光伏应用潜力。　　 本论文主要获得如下结果:　　 1、获得半导体一维微纳结构并实现了结构形貌的调控　　 采用阳极氧化法制备得到高垂直度的TiO2纳米管，通过研究发现纳米管的直径由电压决定，而长度依赖于生长时间、电压强度及电解液浓度;发展了横流模式阳极氧化制备纳米管阵列结构的方法，在镀钛膜的FTO衬底上完全透明可直接应用于光伏电池的纳米管阵列薄膜，并获得双层管壁纳米管。结合原子层沉积制备的种子层获得了长径比达58的ZnO纳米棒结构;并实现了ZnO纳米棒表面均匀包覆厚度为几个纳米的TiO2薄膜，优化了ZnO纳米棒抗酸碱特性并提高了光伏应用潜力。　　 2、实现了纳米颗粒/纳米管与纳米棒复合结构，增大光阳极的比表面积　　 发展了TiO2纳米颗粒-纳米管复合结构的制备方法，染料吸附-脱附研究表明复合结构相对于纳米管比表面积增加了44％，比表面积的增大促进了染料的吸附从而增加光电流和光电转换效率;获得了TiO2纳米颗粒-ZnO纳米棒双层与三层的复合结构，解决了厚度大的ZnO纳米棒光阳极在多次循环生长中根部的融合等问题。用电化学阻抗谱初步探索光阳极内部电子动力学过程以及抑制器件效率的因素，研究发现纳米材料基光阳极太阳电池的串联电阻随电极结构的改变变化不大，纳米结构的表面态复合导致电子有效寿命只有十几毫秒。此外，电解质中氧化还原电对的扩散电阻达到了几十欧姆左右，抑制了染料的再生速率。　　 3、不同量子点沿ZnO纳米棒分段组装构筑共敏化光阳极扩展光谱吸收范围　　 实现了沿ZnO纳米棒轴向分段吸附CdSe和PbS两种不同的量子点，得到分段共敏化光阳极结构，为无限堆栈太阳能电池模型提供了一个初步验证。研究中通过SEM、TEM、Raman位移成像、光学吸收的表征方法已初步证明了该结构的有效性;在量子点敏化光阳极结构电池中，由于热电子效应使得光电流随光照时间的增加而缓慢增大。　　 4、Au量子点局域表面等离子体共振增强ZnO纳米线光学性质　　 发展了二次生长将金纳米颗粒是嵌入到ZnO纳米棒表层下，获得了金纳米颗粒-ZnO纳米棒复合结构。利用Au纳米颗粒的表面等离子体共振特性，将规则的球形Au纳米颗粒(5nm，15nm)包覆在ZnO纳米棒的表层下形成壳层复合结构，ZnO纳米棒为Au纳米颗粒提供了一个新的介质环境的同时，因局域表面等离子体共振吸收、能量转移及金属的表面钝化作用引起Au颗粒对ZnO的紫外荧光发射起到增强作用同时抑制了杂质荧光峰。