随着人类社会的不断进步,对能源的需要也与日俱增,随之产生的环境污染问题也越来越严重,因此开发和利用可再生清洁能源已成为人类可持续发展的关键。太阳能是可再生能源中最重要的基本能源,如何高效利用太阳能也是人类一直思索的问题,其中将太阳光转换为电能是人类利用太阳能的主要途径之一。染料敏化太阳能电池(DSCs)作为新型的光电转换器件,具有成本低、理论转换效率高、制备工艺简单等优点,越来越受到人们的关注。而其中的关键组成部分染料敏化剂一直是DSCs领域的研究和开发热点。 目前所报道的染料中,性能最好的是含贵金属的钌基敏化剂,但是存在成本高、资源有限等缺点。相比之下,不含贵金属的纯有机染料敏化剂具有结构多、易于设计等优点,有可能替代贵金属钌基染料敏化剂,因此设计合成效率高、性能稳定的纯有机类染料敏化剂是最近几年研究的热点。基于此,本论文的研究方向是设计和合成性能优良的低成本纯有机染料敏化剂。文中选用三苯胺为基本骨架,通过简单的有机反应步骤,设计合成了三苯胺类有机敏化剂,系统研究了这类染料的光学、电化学性质以及它们在DSCs中应用。主要开展了如下几方面研究工作： 1、以三苯胺(TPA)作为基本骨架,设计合成了六种具有D-π-A(electron donor-π conjugation-electron acceptot)分子结构的三苯胺基染料,并对这些化合物进行结构表征。 2、研究了三苯胺基染料在溶液中以及在TiO2膜电极上的光学性质,并分析了结构对染料光学性质的影响；结果表明所合成的三苯胺基染料都具有较高的摩尔消光系数,吸附了染料的TiO2膜电极均具有较好的光捕获能力,预示着其可能具有光电转换性能。 3、使用密度泛函(DFT)计算对染料的能级分布和染料分子前线轨道布居进行了分析,并对染料溶液紫外-可见光谱中的最大吸收峰进行了归属；结果表明染料对光良好的响应是由于受光激发后,染料内部发生了分子内的电荷转移。 4、研究了染料在溶液中的电化学性质,得到了它们的氧化电位,并分析了结构对染料电化学性质的影响；结果表明,所设计合成染料的基态氧化电位和激发态氧化电位完全满足染料敏化电池中电子转移的要求。 5、通过入射单色光光电转换效率(IPCE)以及电流-电压曲线(I-V 曲线)的测试,系统表征了三苯胺基染料敏化的DSCs的光电转换性能,并研究了结构对染料光电敏化性能的影响；结果证明,所合成的染料均具有光电敏化的特性,其中的TPAR11具有最高的短路电流密度,达到13.5 mA·cm-2,染料TC12所敏化的电池具有最高的转换效率,达到5.05％。 6、考察了三苯胺基染料敏化DSCs光电性能的部分影响因素,包括电解质中的添加剂(4-叔丁基吡啶和硫氰酸胍),染料溶液中的共吸附剂(鹅去氧胆酸),以及辐照度等；结果表明,硫氰酸胍的适量加入能提高电池的总体光电转换性能,共吸附剂的加入对不同的染料,影响有所区别。 7、测试了三苯胺类染料的热稳定性,结果表明所合成的染料都具有较高的热稳定性,为进一步作器件的长久稳定性测试提供了理路依据。