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当今世界面临着严峻的能源问题和严重的环境污染，亟待寻求新的、绿色的、可再生的能源来代替传统的化石能源。太阳能以其取之不尽用之不竭、清洁、安全高效等优点成为解决能源问题的研究热点，而太阳能电池是利用太阳能最重要、最有效的途径。自1991年，Gratzel首次报道了低成本、制作简单、光电转换效率相对较高的染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cell, DSSC），经过20多年的发展，DSSC目前已经成为最有潜力的硅基太阳能电池的替代物。虽然DSSC的光电转换效率已经超过了12%，但是如何进一步提高电池的效率依然是DSSC研究中的热点问题。石墨烯是一种二维的sp2杂化的碳材料，其独特物理、化学特性使得其在光伏领域具有潜在的应用。由于其具有高载流子迁移速率和高比表面积，近年来其在DSSC中的应用受到广泛地关注。为了改进光阳极的性能，本文采用水热法来制备石墨烯/TiO2复合物，然后将其应用到DSSC光阳极中，利用其特性来提高DSSC的性能；同时利用该复合物来提高CdS量子点敏化的太阳能电池（QDSSC）的性能。另一方面，针对目前CdS QDSSC的效率很低的问题，采用染料修饰来提高电池光电转换效率。具体研究内容如下：（1）采用改进型的Hummers’法制备氧化石墨，然后采用一步水热法制备了石墨烯和TiO2的混合胶体，同时这个过程中形成了石墨烯/TiO2复合物，采用此胶体制备了石墨烯/TiO2（RGT）光阳极。实验结果表明RGT薄膜具有高孔隙度和高比表面，使其能吸附更多的染料分子，同时RGT薄膜光阳极能够加速电子传输和抑制电荷的复合。在最优的石墨烯添加量和模拟太阳光的照射下（100mW·cm2，AM1.5），基于RGT光阳极的DSSC的短路电流密度和光电转换效率分别为14.37mA·cm2和7.52%，这个结果相较于基于纯TiO2光阳极的电池分别提高了21%和17%。（2）把RGT光阳极应用到量子点敏化的太阳能电池中，实验结果表明RGT有利于CdS量子点在膜上的负载，另一方面，RGT薄膜光阳极能够加速电子传输和抑制电荷的复合，从而提高电池的短路电流和总光电转换效率。最优条件下，基于RGT光阳极的QDSSC的短路电流密度和光电转换效率分别为7.19mA·cm2和1.7%，相较于基于纯TiO2光阳极的电池分别提高了51%和57%。（3）采用SILAR技术制备CdS量子点敏化的TiO2薄膜，然后采用染料修饰此薄膜制备TiO2/CdS/dye光阳极。实验结果表明染料对CdS敏化的光阳极的修饰能够拓宽电池对光谱的响应范围，另一方面TiO2/CdS/dye光阳极能够抑制光生电子和空穴的复合和提高电子的寿命。和用TiO2/CdS作光阳极的电池比较，用TiO2/CdS/dye作光阳极的电池的短路电流密度和总光电转换效率分别提高了77%和117%。