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作为传统化石能源的可替代能源,太阳能以其储量丰富、清洁、可再生等优点最具开发前景。在有效利用太阳能的装置中,太阳能电池是近年来发展最快,最具活力的研究领域。自20世纪90年代问世以来,染料敏化纳米晶太阳能电池因其制备简单、成本低、光电转换效率高等优点,一直是光电转换器件研究的热点之一。半导体纳米晶薄膜作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其能带结构对电池的光电性能有非常重要的影响。本论文主要从半导体纳米晶薄膜电极着手,通过对其能带结构和光电化学性能的研究,探索提高染料敏化太阳能电池光电转化效率的有效途径。1.通过表面修饰改善染料敏化ZnO纳米晶电极的光电性能。采用溶剂热法合成ZnO纳米粒子胶体,并由此制备纳米晶薄膜电极,由XRD和SEM对ZnO纳米晶薄膜进行晶相、形貌分析。结果表明,合成的ZnO纳米粒子为纤锌矿结构,粒径约为55nm,薄膜厚度约为0.38μm。然后选用Sr2+、A13+修饰电极表面,表面修饰能够有效地抑制电荷复合,显著提高光电流和光电压,因而改善了电极的光电转化性质。研究表明,N719敏化sr2+表面修饰氧化锌纳米晶太阳能电池在100mW·cm-2的白光照射下的光电转化效率为4.04%,而未修饰的电极光电转化效率为3.25%,光电转化效率提高近24%。同样条件下,N719敏化A13+修饰氧化锌纳米晶膜太阳能电池的光电转化效率为3.40%,未修饰电极的值为2.32%,光电转化效率提高近46%。2.研究二元溶剂体系对TiO2纳米晶半导体电极能带结构的调节作用。采用水热法合成Ti02纳米粒子,用XRD和SEM对TiO2纳米粒子和薄膜进行晶相、形貌分析。结果表明,合成的Ti02纳米粒子为锐钛矿结构,粒径约为25nm,薄膜厚度为0.5gm。由纳米胶体制备薄膜电极,应用电化学方法测定Ti02纳米晶薄膜电极在不同比例的水-乙腈和丙酮-乙腈两种二元溶剂体系中的平带电势(Efb),并用时间分辨电流方法测定其陷阱态分布。对于水-乙腈体系,乙腈含量从0到0.25、0.5、0.75、1时,Ti02电极的Efb依次为-1.0V、-1.1V、-1.3V、-1.5V、-2.3V,陷阱态密度依次为3.67×1015、5.77×1015、8.94×1015、2.56×1016、4.88×1016cm-2。对于丙酮-乙腈体系,乙腈含量从0到0.25、0.5、0.75、1时,Ti02电极的Efb依次为-0.5V、-1.6V、-1.9V、-2.1V、-2.3V,陷阱态密度依次为6.15×1015、1.86×1016、3.82×1016、6.96×1016、7.04×1016cm-2。随着乙腈含量的增加,Efb向更负的方向移动,Ti02的陷阱态密度依次升高。结果表明,具有较强极性和较强螯合性的溶剂与半导体电极表面的缺陷点结合得更牢固,使电极的表面态能级发生变化,从而出现陷阱态密度降低的现象。