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第三代新型薄膜太阳能电池由于其制作工艺简单、环境友好、成本低廉,因此是最具有发展潜力的太阳能电池之一。经过研究者们的长期研究和探索,其能量转换效率已达到了10-12%。但是为了实现产业化,此类薄膜电池的性能尚待进一步提高。因此,如何提高电池的光电性能仍然是研究的热点和重点。本论文以开发高效氧化物光阳极半导体和无毒、低成本的无机半导体光敏剂材料及电池为目的,制备了一系列高效TiO2及其氮掺杂改性、多壁碳纳米管复合材料和SnO2、Zn2SnO4光阳极材料,将其应用于染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells, DSCs)中,取得了良好的光电性能；采用简易化学法合成了无毒、低成本无机半导体光敏剂SnS,将其应用到量子点敏化太阳能电池(Quantum-dot sentizied solar cells, QDSCs)(?)全固态新型无机-有机异质结太阳能电池(Inorganic-organic heterojunction solar cells, HSCs)中,并对电池进行了性能优化和结构改进。首先对DSCs(?)TiO2基半导体光阳极进行高效化研究,对纳米TiO2进行结构调控、性能优化和氮掺杂改性,研究这些材料在DSCs中的应用、性能和电子传输机理。通过水热法和阳极氧化法制备了纳米晶TiO2、多级介孔TiO2微球和TiO2内米管阵列,将其应用到DSCs光阳极中,最终使DSCs的能量转换效率达到10%以上。其次,通过干法和湿法制备了一系列高性能氮掺杂改性的TiO2-xNx内米晶光阳极,使DSCs的能量转换效率提高了10%以上。同时考察了氮掺杂的起始原料、氮源类型、氮掺杂含量对TiO2-xNx光阳极性能的影响。结果表明,起始原料对氮掺杂含量具有明显影响；不同氮源和合成方法对TiO2-xNx的掺氮方式、比表面积、掺氮量和禁带宽度均有影响。通过强度调制光电流／光电压谱(IMPS/IMVS)和电化学阻抗(EIS)等测试手段,研究了以TiO2-xNx为光阳极DSCs的电子传输行为。研究结果表明,氮掺杂DSCs中电子传输速度加快、电子寿命减小,染料吸附量增大的协同作用使其性能明显提高。最后,利用溶胶-凝胶法合成了一系列多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,即TiO2/MWCNTs和TiO2-xNx/MWCNTs复合材料,考察了碳纳米管复合光阳极材料对DSCs性能的影响。结果表明,MWCNTs复合材料有助于光生电荷的分离和传输,使电子收集效率增大了20%。制备和研究了两种具有较高电子迁移率的非TiO2半导体材料即SnO2和Zn2SnO4。利用水热法制备了空心球状、海胆状结构SnO2和多级立方体、交联纳米片状Zn2SnO4纳米材料。研究结果显示,不同形貌SnO2勺晶面取向有所差异；具备特殊形貌的SnO2的比表面积远高于普通Sn02纳米粒子,并且这些特殊形貌对长波长区域的光散射效果明显。将它们作为光阳极材料应用到DSCs中,研究了DSCs的光电性能和电子传输机理。研究结果显示,以空心球和海胆结构SnO2为光阳极DSCs勺能量转换效率分别达到了3.93%和3.42%。以多级立方体和交联纳米片状Zn2SnO4为光阳极DSCs的能量转换效率分别达到了5.72%和4.43%。利用阶跃式光致瞬态光电流/光电压谱(SLIM-PCV)对DSCs进行测试和分析,考察了Zn2Sn04-DSCs与TiO2-DSCs在电子传输行为中的差别。研究结果表明,前者的电子扩散系数较大,对光强的依赖性较大。进一步对Zn2SnO4进行表面Ti02修饰,使Zn2Sn04-DSCs勺短路电流密度(JSC)和开路电压(VOC)均得到明显提高,而且使DSCs的电子寿命增大、电子扩散系数降低。对QDSCs进行了新材料的开发,发现了提高QDSCs光电性能的新途径。利用简易化学法制备了低成本、无毒、环境友好、储量丰富的半导体敏化剂SnS,对其晶相结构和物理化学性质进行了表征和分析。将TiC作为新型催化材料引入到QDSCs的对电极。研究结果表明,SnS的晶相结构为锡硫矿,光谱吸收范围为400-550nm。组装了一系列基于SnS敏化光阳极、两种催化材料对电极(Pt, TiC)和三种氧化还原电对(S2-/Sx2-,I-/I3-,T2/T-)的SnS-QDSCs。利用电化学阻抗和塔菲尔极化测试方法考察了两种对电极催化剂与不同氧化还原电对之间的选择性催化关系。研究结果发现,影响催化剂对I-/I3--和T2/T-氧化还原催化性能的因素分别是氧化还原电对在电极表面的扩散和传荷电阻。同时,利用电荷提取技术考察了不同氧化还原电对对SnS的还原再生能力。结果表明,T2/T-对SnS具有较好的氧化还原再生能力,TT-QDSCs电子密度比TS-QDSCs电子密度高一个数量级。这些研究结果表明过渡金属碳化物对电极与有机氧化还原电对对提高QDSCs性能的潜力。设计和构建了全固态新型无机-有机HSCs,以SnS作为无机光敏剂,增强了HSCs器件的紫外-可见光谱吸收；同时将多级TiO2微球结构引入到HSCs光阳极,解决了聚合物空穴传输材料的渗透性和界面接触问题。研究结果表明,SnS-HSCs的能量转换效率达到了2.81%,开路电压高达0.85V。采用四种具有不同形貌的Ti02薄膜电极考察了薄膜结构对聚合物渗透与SnS沉积量的影响及SnS沉积量、受体、表面修饰等对HSCs光电性能的影响。通过莫特-肖特基测试、考察了SnS对TiO2和HSCs平带电位和开路电压的影响。HSCs器件采用全溶液常温制作工艺,简化了工艺条件,降低了生产成本。