进入二十一世纪,能源短缺和环境污染是人类面临的两大难点问题,清洁的可再生能源的研究和开发已成为可持续发展的关键。太阳能由于具有清洁、廉价、高效、永不衰竭等特点,成为今后人类能源发展的主要方向之一。作为把太阳能转换为电能的有效器件,太阳能电池的发展迅速,已经成为世界上备受关注的新兴朝阳产业。目前,改进太阳能电池材料的制备工艺,降低制作成本,提高太阳能电池的光伏转换效率,是有关科技工作者不断努力的方向。 本论文总结了太阳能电池种类及其组成结构的研究进展,开展了染料敏化太阳能电池应用和半导体薄膜太阳能电池材料制备方面的基础研究。利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等表征手段对电池材料的微观结构形貌和光学性能进行了分析,采用电流-电压曲线、入射光电转换效率(IPCE)、循环-伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术测试了其电池性能。主要内容如下： (1)采用丝网印刷(Screen-Printing)方法制备了纳米晶TiO2多孔膜电极。以联吡啶钌络合物(N3)作敏化剂,铂薄膜为对电极,组装了染料敏化TiO2纳米晶光电化学电池,并对其制作工艺进行了较系统的研究。 (2)从纳米晶多孔半导体电极的界面工程学出发,在研究TiO2纳米晶多孔膜电池的光电性质以及光生电荷转移机理的基础上,设计了BaTiO3/TiO2、BaCO3/TiO2复合纳米晶半导体电极。研究了不同金属化合物对染料敏化太阳能电池性能的影响。光电化学测试结果表明：通过碱土金属化合物层的修饰,能够增加薄膜表面染料的吸附量,形成表面动力学势垒、减少表面态、抑制TiO2电极表面光生电子与空穴的复合,从而大大改善电池的光电转换性能,光电化学电池的转化效率明显提高。BaTiO3的修饰使电池的光电转换效率从5.46％提高到7.52％；BaCO3修饰后的电池光电转换效率从5.62％提高到8.25％。 (3)采用低温溶液化学控制合成CuInSe2薄膜太阳电池材料,对其组成结构、尺寸及维度进行控制。采用乙二胺-乙醇混合溶剂热方法在180℃下反应12小时,得到分散较为均匀,直径大约为4-5微米的花瓣状微米球。改变溶剂热反应条件可以得到片状或者棒状结构的CuInSe2。详细考察了不同的合成条件,如所用的反应介质、反应时间、前驱体种类和浓度对合成产物的影响。产物的光学带隙可被其形貌有效地调控,预示了其在太阳能电池方面的潜在应用。