发展清洁能源技术是人类永恒的追求。在众多太阳能电池技术中，染料敏化太阳能电池(DSSC)是其中颇具潜力的一种。经过三十多年的发展，DSSC取得了巨大的进步。但是传统的碘电解质体系的DSSC发展面临吸光、腐蚀性大以及电子复合严重等诸多难题。因此，开发非碘的电解质体系成了DSSC发展的下一个突破口。本文围绕上述问题，在系列非碘电解质体系的对电极电化学催化，电解质体系的非液态化以及光阳极界面的电子复合行为等方面，进行了系统而深入的研究。具体创新型工作如下:　　(1)有效的解决了四唑二硫化合物电化学催化不足的问题，实现了非碘高效平板及背照光器件的制备。系统的电化学分析表明，石墨和Pt表现出了一定的电化学催化选择性，分别对T2/T-和I-/I3-表现出更好的催化性能。采用T2/T-氧化还原电对，采用石墨片同时作为导电基底和对电极的染料敏化太阳能电池被首次提出，其效率达到4.79％，而基于经典的I-/I3-氧化还原电对却只有2.33％。同时，本文也系统的研究了其他碳材料对器件性能的影响，基于本研究的器件结果，采用具有较高比表面积的墨水碳作为碳对电极，其电催化性能较高，其性能可以进一步提高到6.21％。在此基础上，为了能够减小器件光吸收损失，本研究基于该透明电解液，将其应用在具有背照光结构的纤维电池与光阳极缠绕式结构上，实现了较大尺寸的器件制备，其最大效率达到3.25％。这个结果提供了解决目前染料敏化太阳能电池问题的一个途径，采用基于含硫的氧化还原电对代替I-/I3-，减少对可见光的吸收，同时能用碳材料来代替贵金属铂而取得更好的催化效果，这些都将有助于染料敏化太阳能电池走向实用化。　　(2)设计和合成了系列新型的透明离子液体电解质并实现了其高效器件的制备与优化。本文设计和合成了由5-巯基-1-甲基四唑3-丙基-1-甲基咪唑(PMIT)/二硫四唑(T2)构成的新型全离子液体电解质。基于此电解质，本文第一次制备了以碳材料为对电极的无碘的全离子液体高效的DSSC。在一个标准太阳光下，N719敏化的DSSC效率高达4.30％，同时有机染料D102敏化的DSSC效率也高达3.86％。该电池克服了传统液态电池的缺点，同时采用价格低廉催化性能优异的碳材料作为对电极，将会有效的降低DSSC的成本，同时在基于背照光模式下的柔性电池、叠层电池方面颇具应用潜力。　　(3)深入系统地分析了碘与四唑的二硫化合物电解质体系的界面电子行为差异与效率极限。本文通过深入的EIS以及方波循环伏安研究表明，四唑二硫化合物电解质开路电压的较低原因并非是电解质很大程度上降低了了TiO2的导带能级，而是其自身的氧化还原电势较低其主导作用，但同时，四唑二硫化合物体系的界面电子复合行为较慢，所以在一定程度上弥补了氧化还原电势不高带来的负面影响。同时，本文也注意了采用I-和T2的复合电解质体系，一方面可以提高体系的氧化还原电势，同时可以有效利用四唑二硫化合物体系的界面电子复合行为较慢的特点，基于此，其效率可以提高到6.42％。　　(4)系统的研究了基于树枝状分子调控的钴电解质体系界面电子复合的抑制机制。结合界面工程调控的理念，分别研究了在含有树枝状结构的染料分子RG1以及树枝状分子EG2与N719染料分子共吸附两种敏化方式下，Co(Phen)32+/3+电解质体系的器件性能和界面抑制机制。本研究的结果表明，无论是在有无TBP的体系下，两种敏化方式RG1都比Z907及N719染料表现出更为优异的器件光伏性能，其能量转换效率分别提到了81％以上。这充分表明了基于树枝状分子的界面调控工程在该类电解质体系的潜在优势。