纳米结构太阳能电池有望实现较高性能/阶格比。一维纳米阵列结构光电极是纳米结构太阳电池的重点结构单元。本论文系统研究了二氧化钛纳米管阵列及其复合体系光电极材料的制备、电荷输运动力学及光电性能。本论文的主要研究成果和创新点如下:　　 1、二氧化钛纳米管的形貌调控。(1)发现高度有序的二氧化钛纳米管超快生长新方法。通过调整实验参数,实现了下有序二氧化钛纳米管阵列的快速生长(最高生长速率可达300μm/h,比传统方法提高一个数量级)。(2)发现高电压下二氧化钛纳米管的直径与电压的反常依赖关系。在较高的电压下,纳米管的直径在某一临界电压下呈现极大值,与传统理论及实验报导的直径与阳极氧化电压成正比的结果明显不同。(3)改进了钛阳极氧化理论模型,澄清了引起反常阳极氧化现象的物理、化学本质。高的氧化速度伴随着高的氧化电流,引起了纳米管底部原位温度、pH值等的变化。综合考虑以上因素,通过模型拟合实验结果,发现水在有机电解质中的扩散成为速率控制过程,进而导致反常阳极氧化现象。该模型可以用以指导一维纳米阵列的形貌调控。　　 2、半导体敏化光电极及全固态太阳电池的构筑。发展了可以在二氧化钛纳米管表面的非平面结构上沉积半导体硫化镉纳米晶薄膜以及后续填充p型半导体CuSCN的可控实验方法。实验结果表明这种低成本的离子层吸附-反应方法可以实现在二氧化钛纳米管表面原位沉积负载均匀、表面结构及尺度可控的半导体薄膜。P型半导体CuSCN的填充效率高、结晶性好、电池表面平整。　　 3、二氧化钛纳米管阵列及其复合光电极的电荷输运性能。发现二氧化钛纳米管阵列的电荷输运和收集的能力较二氧化钛纳米颗粒有显著提高(提高2-3个数量级);发现硫化镉纳米晶薄膜不仅可以显著增强光电极对可见光的响应,同时还显著降低了二氧化钛纳米管表面缺陷密度,抑制了光电极界面上的电荷复合,有助于提高电池的光电转换效率。