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随着科技的发展，人类社会对能源的需求量越来越大，传统的化石燃料由于储量限制和对环境的严重污染已经难以适合当前的需要，清洁的可再生资源已成为当前开发的重点。其中太阳能电池由于使用不受空间限制、完全无污染等优点而备受人们青睐。本文综合介绍了太阳能电池的光电转换机理，发展状况和纳米ZnO在太阳能电池中的应用等内容，通过多种方法制备出不同形貌的纳米ZnO并制备成半导体薄膜作为太阳能电池的光电极，用来研究不同ZnO的形貌的对电池性能的影响。
首先，通过气相沉积法、水热法、化学沉淀法和电沉积法分别制得了纯度较高的ZnO材料，XRD衍射图表明所制得的样品都为六方纤锌矿晶型。通过SEM图观察到上述四种方法得到的产物分别为纳米四脚状、片状和纳米棒阵列结构。其中水热法和电沉积法在导电衬底上可以直接生成一层形貌可控，厚度可控的与衬底接触良好的半导体薄膜。
其次，将四种ZnO样品分别组装成敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池。在敏化太阳能电池中，分别使用联吡啶钌染料（N719）和CdSe、CdS量子点进行敏化，并研究其光电性能。结果表明，由于较大的表面积和传导电子的“高速通道”，ZnO纳米管阵列光电极的敏化效果最好；联吡啶钌染料（N719）、CdSe、CdS量子点敏化剂敏化所产生光电转换效率η分别为1.99％、0.95％和0.219％。在聚合物太阳能电池中，使用聚噻吩和2-甲氧基-5（2-乙基己氧基）-1，4-亚苯基亚乙烯基（MEH-PPV）为共轭导电聚合物，与ZnO材料组装成共混型和双层纳米晶-聚合物太阳能电池，研究所组装成的不同电池结构和不同ZnO形貌对电池光电转换效率的影响。结果表明，四脚状ZnO制备的聚合物混合型电池由于具有更大的接触面积，其光电转换效率是纳米管阵列制备的聚合物双层电池的光电转换效率的1.3倍。
最后，用电沉积法在柔性导电衬底上制备了ZnO纳米管阵列，并分别组装成敏化电池和聚合物电池，分别用联吡啶钌染料（N719）和CdSe、CdS量子点进行敏化后其光电转换效率分别为1.15％、0.64％和0.32％，与MEH-PPV复合组装后转化效率为0.13％。