本论文以有机染料为研究核心，通过氰基丙烯酸电子受体来实现有机染料与半导体介孔膜的连接，并引入含各种杂环芳香基团作为π共扼单元，以不同的三芳胺作为电子给体，来研发高摩尔吸收系数、宽光谱响应的新型D-π-A有机光敏染料，提高染料敏化太阳电池的光电转换效率。利用电阻抗和激光光谱等技术来研究器件纳米界面的染料再生和电荷复合等电子转移过程，理解染料分子结构与分子能级、光捕获、电子输运以及器件光伏性能之间的关系，为进一步的分子设计提供实验和理论上的依据。主要的实验内容及结论如下：　　 1.设计并合成以芴代三苯胺作为电子给体、3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)及其二聚体(BiEDOT)作为共轭单元、氰基丙烯酸作为电子受体的有机染料C204和C205。与噻吩或联噻吩结构单元相比，EDOT结构单元更富电子，染料具有更宽的光谱响应范围和更高的摩尔吸收系数。C205染料结合乙腈电解质和离子液体电解质制备的染料敏化太阳电池可以获得8.3％和7.6%的光电转换效率，并展现出了优异的光热稳定性。但与乙腈电解质相比，离子液体粘度较大，电子的扩散系数较低、电子寿命较短，导致了电池器件短路电流密度的降低。而TiO2介孔薄膜在离子液体电解质中的表面态增多也造成了电池电压的下降。　　 2.以并二噻吩为共轭单元、氰基丙烯酸为电子受体，设计并合成了以不同烷氧基取代三苯胺结构单元作为给体的一系列有机染料。通过调整甲氧基取代单元的数目，逐渐提升给体基团的推电子能力来获得了吸收光谱的红移，提高染料的光捕获能力。同时，给体结构中长烷基链的引入也提高了TiO2薄膜的电子费米能级，提高了电池的开路电压。电子寿命和扩散长度的延长提高的电池的电子收集效率，提高了电池的短路电流密度。C206染料分子结合离子液体电解质制备的染料敏化太阳电池，可以得到7%的光电转换效率，并在长期服役条件下保持了很好的光热稳定性。　　 3.以己氧基取代三苯胺结构单元作为电子给体，氰基丙烯酸作为电子受体，2，2’-双(3-己基噻吩)作为共轭结构单元合成了C239染料分子，并在此基础上，分别通过C(C218)、Si(C240)和N(C241)原子将两个己基噻吩桥连，合成了三种结构相似的有机染料分子。随着吸收光谱范围和摩尔吸收系数的增强，染料的光捕获能力和电池的电流值得到了大幅度的提高，其中以噻吩并环戊二烯基团作为共轭单元的C218染料具有最高的光电转换效率。C241染色薄膜的导带边位置Ec低于C239染料，导致了其电压的大幅度降低，但C241电池中电荷复合较慢，自由电子浓度高于C239染料，在一定程度上弥补了Ec减低对电池电压的影响。　　 4.设计并合成了以噻吩并环戊二烯为共轭单元，氰基丙烯酸为电子给体的四种有机染料，其给体结构单元依次为双己氧基取代的三苯胺给体(C218)、双吩噻嗪取代的三苯胺给体(C244)、双叔丁基联苯取代的三苯胺给体(C245)和N-己基咔唑(C246)电子给体。己氧基取代三苯胺结构给体的推电子能力要优于其他三种给体，因此C218染料分子具有更宽的吸收光谱响应范围，有效地提高了电池的短路电流密度。同时己氧基取代单元的存在抑制了电荷复合，虽然C218染料的TiO2导带边位置要低于C244染料，但其较大的自由电子浓度仍能保证电池获得很高的电压。结合Co(Ⅱ/Ⅲ)电解质制备的染料敏化太阳电池在AM1.5G标准光照下，获得了9.4%的光电转换效率。