染料敏化太阳能电池（DSSCs）作为一种安全可靠的未来能源,他因为其高效且易于实现的供应技术而受到了广泛的关注。与传统的硅太阳能电池相比,DSSCs制造成本低、无污染和有竞争力的转化效率,并且由于DSSCs在低光强下表现更好,这使它们成为室内应用的最佳选择。DSSCs的光电转换装置元件有导电衬底、染料、光阳极、催化剂和电解质,每个元件都有自己的重要作用,其中光阳极是最重要的决定能量转换效率的主要因素。基于二氧化钛（TiO₂）光阳极材料的DSSCs价格低廉,含量丰富,是一种对环境无害的新型设备,故TiO₂是DSSCs中使用最常见的最关键的材料之一,是DSSCs能量转换装置中的电子传输介质。在目前的研究结果表明:TiO₂纳米颗粒具有较好的光电转化效率,然而美中不足的是纳米颗粒在传输过程中使电子路径曲折引起电荷复合,从而导致电子收集效率降低影响光电转化效率。TiO₂纳米管具有直接传输电子路径的特性,理论上来说,将TiO₂纳米管应用于DSSCs中可以极大的提高光电性能,但是纳米管有较低的比表面积,使染料吸附量降低导致光收集效率下降影响光电转化效率。为了使电子传输快的同时又兼具较高的的染料吸附量,所以在本论文中,我们将制备三种光阳极,使其既可以快速传输电子避免电荷复合,又可以吸附较多的染料提高光收集效率,结合两者优势优化DSSCs的光电性能,具体内容及成果如下:1.分级二氧化钛纳米管阵列的制备及其在DSSCs中的应用:我们采用草酸钾钛、乙醇和去离子水一步水热法合成了在透明导电氧化物玻璃上具有高附着力特性的、垂直排列的分级TiO₂纳米管。该制备方法简单容易,材料便宜且可用于批量生产。通过控制反应釜中溶液的反应时间,TiO₂纳米阵列的高度从12μm增加到22μm。分级TiO₂纳米管阵列由一维TiO₂纳米管主干和许多短的TiO₂纳米棒分支组成,这种结构能够很好的平衡表面积和电荷传输。通过将优化的分级TiO₂纳米管阵列用于染料敏化太阳能电池,可获得卓越的9.89%的光电转换效率,其结果优于商业化的TiO₂所制备的染料敏化太阳能电池（8.34%）,这主要是因为分级Ti O₂纳米管的一维主干和一维分支结构具有强光捕获效率,并且还可以定向电子传输和高效电荷收集。2.BaTiO₃/TiO₂复合光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用:通过简单的水热工艺,我们设计了一种新型的光阳极,即在TiO₂纳米管表面原位直接生长铁电体BaTiO₃。通过使用紫外-可见光谱法进行测量,结果表明,铁电性BaTiO₃修饰的TiO₂纳米管电极表现出更多的染料吸附和更大的光散射能力。此外,通过电化学阻抗光谱法和IMPS/IMVS测量的电子传输和复合动力学表明,铁电性BaTiO₃修饰的TiO₂纳米管电极的电池比原始TiO₂纳米管电池具有更快的电子传输,更慢的电子复合和更高的电子收集效率。铁电性BaTiO₃修饰的TiO₂纳米管电池的光电转换效率为10.15%,高于分级TiO₂纳米管电池9.30%的光电转换效率。3.La-BaSnO₃/TiO₂复合光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用:研究了基于La-BaSnO₃/TiO₂纳米复合光阳极的染料敏化太阳能电池。通过水热处理合成La-BaSnO₃和TiO₂纳米粒子,并通过混合不同质量比的纳米粒子制备了复合光阳极。结果表明,复合光阳极可以提高电子转移效率。由于纳米颗粒的高比表面积和La-BaSnO₃的快速电子传递的协同作用,基于S2光阳极的DSSCs（La-BaSnO₃纳米颗粒含量为10 wt%）获得了10.5%的光电转换效率。研究证实,这种新型的光阳极结构可以有效地抑制电子的复合过程和提高转换效率。