敏化太阳能电池由于低成本、制备工艺简单、能源转换效率较高等优点成为当前清洁可再生能源领域的研究热点之一。本文围绕太阳能电池中的电子传导材料的构筑与修饰展开。分别基于ZnO和TiO₂纳米结构构筑了量子点敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池,从界面修饰、纳米结构调控、离子掺杂等方面对电极微结构和电池性能进行了有效调控。主要内容如下:利用两次水热法制备出优良的ZnO纳米棒阵列,采用连续离子吸附与反应在ZnO阵列表面成功引入了 ZnS钝化层修饰,有效防止了量子点光敏化剂CdS对ZnO电极的腐蚀问题,获得ZnO/ZnS/CdS纳米阵列双壳层量子点敏化太阳能电池。通过调控CdS纳米晶的厚度,对电池光电转换性能进行了优化,获得了 1.75%光电转换效率。尽管量子点敏化太阳能电池在能带调控、制备工艺和成本上具有优势,但是其复杂的界面结构难以被精确控制,导致电池效率一直停滞不前,而随着钌系染料的开发,染料敏化太阳能电池取得了快速的进步。一维纳米棒具有直接的电子传输通道,在染料敏化太阳能电池中对电子的快速传导具有极大的优势,为此,基于前期ZnO纳米阵列的研究基础,以ZnO纳米棒阵列作为光阳极,以N719作为染料组装染料敏化太阳能电池,电池效率为0.5%。进一步采用多步水热过程,获得了纳米棒阵列上具有纳米花的多层ZnO纳米棒,增大了 ZnO光阳极的比表面积和染料吸附量,通过调控多层薄膜的厚度,在膜厚为56.7 m时获得了基于ZnO多层膜光阳极的最佳光电转换效率:1.8%。尽管对ZnO的纳米结构进行调控后,效率有所提升,但是与目前广泛采用的TiO₂纳米颗粒膜光阳极相比,我们获得的电池效率依然存在着较大的差距,其原因可能是1)载流子在ZnO纳米棒上传输速率不高;2)相比颗粒体系而言,光阳极的比表面积不够高;3)激发态的染料分子产生的光生载流子难以快速注入光阳极。针对上述问题,我们分别进行了进一步的研究。为了提高载流子的传导速率,我们采用n型掺杂常用的Li⁺掺杂ZnO颗粒膜,由于Li元素原子半径小,容易在ZnO晶体中以间隙式杂质存在,从而在ZnO半导体中引入n型掺杂,提高载流子的迁移率,有效提高了载流子在ZnO光阳极中的传输速率。同时,也减小了 ZnO/电解液界面的传输电阻,抑制在载流子在界面处的复合。当Li⁺浓度为0.01 M时,组装的染料敏化太阳能电池能量转化效率提高到4.25%。尽管对光阳极实现离子掺杂,效率有了较大的提升,但是光生载流子注入ZnO中的载流子注入效率依然难以得到提升,究其原因可能是因为N719染料基于传统的TiO₂纳米颗粒开发（在TiO₂中的电子注入效率接近100%）。而在ZnO中,容易形成ZnO²⁺/N719的络合物,不利于电子的迁移。对此,我们采用溶液法分别制备了 ZnO、TiO₂、TiO₂/ZnO及TiO₂/ZnO/TiO₂复合结构纳米颗粒薄膜进行研究。实验结果显示,电池的光电性能TiO₂>TiO₂/ZnO/TiO₂>TiO₂/ZnO>ZnO,证实在采用N719染料的前提下,光生载流子在TiO₂中能更快地注入,而ZnO虽然具有更好的电子迁移能力,但是由于电子注入效率下降,而且复合结构颗粒膜中TiO₂与ZnO多层膜界面存在载流子的界面复合,导致电池性能依然受到影响。进一步通过调控TiO₂颗粒膜厚度来优化光俘获能力,发现膜厚为29.4μm时光电转换效率达9.92%。由于TiO₂的消光系数不够高,为了避免光阳极附着染料后中存在的光能损失,进一步在TiO₂纳米颗粒上引入了 TiO₂亚微米颗粒,提高光在光阳极中的散射,增加对光的利用率。通过调控TiO₂纳米颗粒层的厚度,发现纳米颗粒厚度为21.2 μm、并采用400-500 nm粒径TiO₂颗粒作为散射层,电池的能量转换效率最佳（10.3%）,其中短路电流为18.72 mA/cm²,开路电压为0.8 V,填充因子为67.89%。