染料敏化太阳能电池,因为低成本、高效率、易于制造等优点,具有很大的潜力成为规模化生产的新型太阳能电池。尽管已经实现13%的光电转换效率,从应用角度,仍然需要进一步提升效率。限制染料敏化太阳能电池效率提升的主要瓶颈在于,光阳极中光生电子在通过二氧化钛颗粒的传输过程中,由于纳米颗粒间的缺陷和弱连接,导致电子在传输过程中发生大量的复合反应,限制了电池的输出电流。为了改善纳米颗粒间的连接,提升光阳极对光生电子收集效率,从而实现更高的光电转换效率。石墨烯,一种性质稳定的二维纳米碳材料,因为具有高于二氧化钛数亿倍的电导率,被作为电荷传输材料引入到染料敏化太阳能电池光电阳极中。本课题主要探索绿色无毒条件下制备含有高导电性石墨烯并且成分均匀的石墨烯-二氧化钛复合物,并将其制成染料敏化太阳能电池的光阳极,用于提升光阳极中电子传输,提高电池效率。我们提出了一个简单方法,在温和条件下实现绿色环保的制备石墨烯-二氧化钛光阳极,在常温条件下使用维生素C作为还原剂,通过简单的搅拌和离心操作,将氧化石墨烯还原为石墨烯(RGO)从而制备成石墨烯-二氧化钛纳米复合材料。调整复合物中RGO的含量,制备成不同含量的RGO-TiO2光阳极。在具有相同薄膜厚度的情况下,0.75 wt.%RGO-TiO2复合物相比于普通二氧化钛颗粒提升了 30.2%的光电转换效率。RGO-TiO2复合光阳极在16μm厚度的情况时,能够得到最高的转换效率。此外,我们还研究了石墨烯尺寸对于电池效率的影响,发现使用较小的石墨烯能够改善染料吸附量,从而得到更高的转换效率。探讨了光阳极加入RGO后对电池各项参数的影响,更进一步研究了电池的电学性能,发现效率的提升来源于石墨烯改进了光生电子的传输能力,降低了复合反应的数量,延长了电子寿命。然而,还原法制备的石墨烯,因为在制备过程中,需要先氧化成为氧化石墨烯,再还原为石墨烯,而氧化过程和还原过程会在石墨烯片层内产生缺陷,导致石墨烯品质下降,降低导电性,最终限制了电池效率。为了解决上述问题,我们利用简单的液相超声剥离石墨,得到剥离石墨烯(EGS),然后混合TiO2纳米颗粒,制备EGS-TiO2复合光阳极。由于EGSL比常规的RGO具有更少的缺陷:EGS拉曼ID/IG～0.256远小于RGO～1.128,EGS可以实现更高的电子迁移率从而实现更高的导电性。经过实验测量EGS具有近两倍于RGO的电导率,并且功函数(4.51 eV)恰好处于二氧化钛和导电玻璃之间,有利于电子传递。EGS-TiO2光阳极实现了 8.24%的转换效率,对比相同的制备条件下的RGO-TiO2光阳极提升了 19%。效率的提升来自于EGS具有较少的面内缺陷,相比RGO或者只有TiO2的光阳极,可以具有更好的电导率实现更好的光电子传输。