半导体光阳极薄膜作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的核心组成部分,参与了光电子的注入、运输传递、回传复合等过程,对电池的光电性能有着重要影响。通过向光阳极中掺杂金属或非金属元素,可以调控TiO₂的能带结构、增加表面染料的吸附量、抑制复合反应,从而有效改善DSSC的整体性能。新型二维碳材料石墨烯（GR）和石墨炔（GD）由于自身独特的结构和特性,在光电领域展示出良好的发展前景。本论文通过向TiO₂光阳极薄膜中掺杂GR和GD材料,改善了光阳极内部的电子传输,有效提升了DSSC的光电转换效率。采用在TiO₂光阳极薄膜中直接掺杂GR的简单方法制备TiO₂-GR复合光阳极。在TiO₂浆料制备过程中直接掺杂纳米石墨烯材料,通过高温煅烧使TiO₂和GR间产生化学键合,得到GR分散良好、组分稳定的光阳极薄膜。GR的掺杂有效改善了DSSC的光电性能,在最佳掺杂量下得到了7.29%的转换效率,比空白P25基DSSC提高了14.8%,这得益于更高的染料吸附、更快的电子传输及更少的电子复合。通过液-液界面法合成薄膜状的二维碳材料GD,并将其掺入TiO₂半导体薄膜中,制备了TiO₂-GD复合光阳极,组装成染料敏化太阳能电池。由于GD自身的半导体特性,掺杂GD能够调节复合材料的带隙,使P25-GD基DSSC表现出更高的开路电压;掺杂的GD在光阳极中起到电荷转移通道的作用,能够加速电子传递、抑制电子复合,有利于光电流的增加;掺杂GD后电池内阻减小,填充因子增大。基于P25-0.6%GD光阳极的DSSC光电转化效率达到8.03%,相比无掺杂GD的对照组提高了26.5%。掺杂GD的太阳能电池性能得到全方位的提升,这是由于新型二维碳材料GD独特的结构与性质所致。