本论文以有机染料敏化太阳电池发展所面对的重要科学问题为导向，以器件光物理诊断技术和电化学测试/分析为基础，以有机染料分子的结构优化、离子液体电解质的组分选择、非碘基氧化还原电对的应用探索为出发点，系统研究染料敏化太阳电池中二氧化钛/染料/电解质界面的热力学和电荷转移动力学特性及其与器件表观光伏参数的关系。主要结论如下：　　 1.合成了两个有机给受体染料分子C223和C224，其噻吩并环戊二烯桥碳上的取代基分别为氟原子和乙基。基于这两个分子，系统研究有机染料分子π单元上取代基的变化对染料敏化太阳电池光电转换性能的影响。实验发现随着染料分子上取代基的改变，染色介孔二氧化钛薄膜的导带底变化较小，而C224染料分子的激发态氧化还原电位相对于C223负移了0.18 V，进而在C224电池中构建了一个热力学上更有利于电子注入的界面能级排列，促使电子注入效率大幅提高。电阻抗数据分析表明，C224电池中TiO2/电解质界面电荷复合表现出显著较小的速率常数，从而揭示了该器件高开路电压的动力学起源。　　 2.结合本课题组模型有机染料C218，基于分别含四腈基硼酸和二腈胺阴离子的离子液体电解质构建染料敏化太阳电池，以研究电解质阴离子相关的二氧化钛/染料/电解质界面物理化学特性及其对器件宏观光伏性能的影响。借助于瞬态发射和电阻抗技术，发现相对于四腈基硼酸的情况，吸附在TiO2纳晶表面的二腈胺离子诱导TiO2薄膜表现出较高的导带底，从而使对应电池中的界面电子注入在热力学上处于劣势，表现为较低的注入效率和器件IPCE峰值。另一方面，二腈胺阴离子使得器件表现出较快的TiO2/电解质界面电荷复合，其在一定程度上抵消了该电池中较高的TiO2导带底对开路电压的正贡献。　　 3.通过采用具有高吸收系数的有机染料C218，结合三(1，10-菲罗啉)合钴(Ⅱ/Ⅲ)氧化还原电对，制备出一个AM1.5全太阳光条件下光电转换效率达8.3％的非碘基染料敏化太阳电池。通过对比含参比碘基电解质的器件，发现钴基器件的效率提高主要得益于开路电压VOC的提高(0.1 V)。伏安测试和电阻抗分析表明，该VOC增长主要源自该钴电解质的费米能级相对于碘电解质发生显著正移(0.23 V)。进一步分析两个器件中二氧化钛薄膜的准费米能级EF，n，发现钴基器件虽表现出较大的VOC，其EF，n却处于较正的位置。这是由于在采用钴基电解质的情况下，电池中二氧化钛/电解质界面的电荷复合远远快于碘基电池的情况，表现为明显较短的表观电子寿命。