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化石燃料等不可再生能源正在迅速消耗,人类对能源的需求却在快速增长,所以急需寻找新能源来满足未来的能源需求。太阳能电池作为解决能源危机的一种有效手段,引起了人们的广泛兴趣。染料敏化太阳能电池具有制备工艺简单、生产成本低廉等优点,因而具有很好的应用前景。但染料敏化太阳能电池在实际应用中也面临着太阳能利用率低、光电转换效率低等问题。采用窄带半导体作(如CdSe)为敏化染料,利用其较宽的吸光范围提高太阳能的利用率。新型纳米结构能够提供更大的比表面积,可以有效提高染料的负载。反蛋白石结构光子晶体作为一种新型纳米结构不仅具有较大的比表面积,还具有一定调节光传播的能力。利用光子晶体的带隙散射效应和慢光效应加强光与电极间的相互作用,可以有效提高光的利用率。将窄带半导体和光子晶体复合,可有效提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。从这几方面入手加快染料敏化太阳能电池实际应用的进程。围绕以上内容,本论文主要开展以下几个工作。(1)以225nm聚苯乙烯微球蛋白石结构为模板,采用液相沉积法制备TiO2反蛋白石结构光子晶体。当活化时间为10min,沉积时间为20min时可以制备三维有序的TiO2反蛋白石结构光子晶体。光子晶体的孔径为200nm,光子带隙中心位置在500nm。紫外光照射下,TiO2反蛋白石结构光子晶体的光电流密度是TiO2纳米薄膜的8倍。(2)采用液相沉积法制备TiO2反蛋白石结构光子晶体,以193nm、225nm和260nm聚苯乙烯微球为模板制备的光子晶体光子带隙中心位置分别在420nm、500nm和680nm。TiO2光子晶体具有规则的面心立方体结构。采用光辅助电沉积在Ti2光子晶体骨架上负载CdSe纳米晶簇,制备TiO2/CdSe光子晶体复合光电极。在100mW/cm2可见光照射下,CdSe纳米晶簇负载TiO2光子晶体复合电极的光电流密度明显高于CdSe纳米晶簇负载TiO2薄膜复合电极,其中由260nm模板制备复合电极光电流密度最大,是TiO2薄膜复合电极的2.5倍。随后SPV和IPCE测试都表明TiO2/CdSe-260复合光电极具有最佳的光电响应能力。TiO2/CdSe-260优异的光电响应能力主要是因为TiO2/CdSe-260复合光电极的光子带隙中心位置与CdSe的吸收匹配,光子晶体的带隙散射和慢光效应共同作用提高了光电极的光电响应能力。(3)以193nm聚苯乙烯微球蛋白石结构为模板,采用电化学沉积制备CdSe反蛋白石结构光子晶体。与恒电流沉积和循环伏安法沉积相比,恒电压沉积具有更好的沉积效果。采用恒电压法制备CdSe反蛋白石结构光子晶体,当沉积电压为-0.65V,沉积液组成为0.3M硝酸镉、0.3mmol亚硒酸钠、pH=1,沉积时间为3h时,制备得三维有序的CdSe反蛋白石结构光子晶体,光子晶体孔径为190nm, DRS测试表明其在可见光范围内具有较强的吸收,光子带隙中心位置在425nm。在100mW/cm2可见光照射下,CdSe反蛋白石结构光子晶体光电流密度达到5.5mA/cm2,比CdSe薄膜提高了10倍。以上结果表明,采用合适的窄带半导体可以有效拓展光电极的光响应范围,提高太阳光的利用率；合理的设计光电极的结构,如制备光子晶体结构,可以有效提高光电极的光电性能并实现光的富集,利用光子晶体的带隙散射和慢光效应强化光与电极间的相互作用,可有效提高太阳能电池的光电转换效率。本文为高效光电极的制备提供了可行的思路和手段,有利于推动太阳能电池技术的发展。