太阳能电池的发展对缓解人类所面临的能源危机和环境污染有着重要意义,其发展受到世界各国政府的高度重视。1991年,Gratzel小组在Nature上首先报道了染料敏化的多孔二氧化钛纳米晶光伏电池可以达到7.1％的转化率,随后染料敏化太阳能电池被广泛研究。典型的染料敏化的二氧化钛纳米晶太阳能电池的工作原理是:染料吸收太阳光中的可见光跃迁至激发态,光生电子快速注入到二氧化钛半导体导带内,电解液中的I-/I3-将染料还原为基态,而注入到二氧化钛导带的电子被收集形成光电流。依据上述原理用无机半导体取代染料作为敏化剂的电池称为量子点敏化太阳能电池。　　 光阳极是该电池的主要组成部分。电子在光阳极中的传输是浓度梯度驱使下的扩散机制,传输过程中容易被空穴或者电解质中氧化基团捕获,这是光电流损失的重要原因,也是制约染料/量子点敏化太阳能电池效率提高的关键问题。鉴于此,本论文从提高电子传输效率、降低电子-空穴复合机率入手,提出了低维碳材料,主要是碳纳米管和石墨烯,增强染料/量子点敏化太阳能电池性能的研究方向。　　 作为低维碳材料,碳纳米管是一维管状结构,具有高比表面积和优异的导电性能。很多研究工作都发现这是一种优秀的导电通道。在本论文中,制备了多壁碳纳米管-石墨烯的复合粉体,将其掺杂到染料敏化太阳能电池的光阳极中,发现经过对碳纳米管长度与含量的优化,可将染料敏化太阳能电池的效率提高40%。这主要是因为多壁碳纳米管通过在二氧化钛中构建导电网络,为电子的传输提供通道而降低了载流子复合。　　 作为低维碳材料,石墨烯具有极好的结晶性及电学质量;其室温迁移速率可以达到15000 cm2V-1s-1,为传统半导体硅材料的数百至上千倍;此外,石墨烯的理论比表面积高达2630 m2/g。这些优异的特性使得石墨烯在作为电子收集、电子传输材料方面极为潜力,将异质絮凝法制备得到的石墨烯与二氧化钛复合粉体掺杂到光阳极后,发现相应的染料敏化太阳能电池中,石墨烯作为一种电子传输的导电网络,可以大大延长电子的寿命提高电子进入外电路的几率。此外,利用化学沉淀法制备的石墨烯-量子点CdSe复合粉体可经过简单易行的真空抽滤法直接形成薄膜,将其作为光阳极应用于量子点敏化太阳能电池后,石墨烯充分发挥其电子收集、电子传输方面的潜力,有效地提高了电子由激发态量子点注入到石墨烯表面的能力同时可以将这些电子快速传输至导电玻璃。在石墨烯的增强作用下,相应的染料/量子点敏化太阳能电池的光电流密度与效率均有明显提高。