当今社会,人们对能源的需求越来越大,而且化石能源越来越短缺,更重要的是,由此造成的环境污染也越来越严重。面对这种形势,人们只能致力于开发可再生能源,其中太阳能无疑是一个不错的选择。而太阳能电池是对太阳能利用最有效的综合发电方式之一。对于太阳能电池来说,实现太阳能转换和开发应用的关键指标是要有较高的光电转换效率和较低的制备成本。近年来,研究表明量子点（QDs）的消光系数比较高,可以吸收大部分太阳光,此外,它还具有量子尺寸效应和多激子效应等优点,因此量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）引起了人们极大的研究兴趣。然而一般来说,QDSSCs的光阳极材料表面QDs的负载率较低,且载流子重组率较高,这些缺点都不利于QDSSCs光电转换效率的进一步提高。TiO2、ZnO是一类制备成本低、稳定性好且无毒的半导体材料,因此,常常被选做太阳能电池光阳极材料。为了改善QDSSCs光电转换效率低的问题,本论文以TiO2、ZnO材料为基础,通过构建3D分层异质结构并对其进行表面改性来提升光阳极表面QDs的负载率和载流子传输速率,从而使太阳能电池的光电性能得到进一步提高。本论文的主要工作如下:（1）采用水热法,在FTO表面制备出大面积暴露{001}晶面的TiO2纳米片（NSs）阵列薄膜。之后通过浸渍-提拉法在TiO2NSs阵列薄膜表面均匀附着ZnO晶种层,而后通过水热法在TiO2NSs表面生长ZnO纳米棒（NRs）,从而制备出ZnO/TiO2三维（3D）分级异质结薄膜。为了进一步提升量子点的负载质量（数量和密度）,我们又对ZnO/TiO2复合薄膜进行了同步刻蚀和掺杂处理。通过对不同反应时间的刻蚀掺杂样品进行结构、形貌和光电性能方面的研究,我们发现当刻蚀掺杂时间为40 min时,ZnO NRs被刻蚀成中空纳米管结构。这种中空纳米管结构不仅为电荷传输提供了直接路径,而且增加了QDs的负载率。最后用CdS QDs对光阳极材料进行敏化,并研究同步刻蚀掺杂处理对量子点负载质量的影响。结果表明,经过CdS QDs敏化之后,CdS/ZnO/TiO2光阳极的光吸收强度有所增加,并且光吸收范围扩展至可见光区域。更重要的是,经过同步刻蚀掺杂处理后,CdS QDs的负载质量较未处理的ZnO/TiO2得到明显提升。最终,光吸收性能的增强、异质结面积的增加和电荷传输性能的提升,使刻蚀掺杂处理后的CdS/ZnO/TiO2的光电流密度达到5.6 m A cm-2,分别是TiO2、ZnO/TiO2的41倍和17倍。（2）通过简易水热法在FTO基底表面生长ZnO NRs,然后通过二次水热法在ZnO NRs表面生长CdS NSs,从而构建3D ZnO/CdS分层异质结构。我们通过调节CdS NSs生长过程中三乙醇胺（TEA）的量,获得不同形貌的ZnO/CdS复合材料,并对这些复合材料分别进行了形貌、结构和光电性能测试,来探究三乙醇胺（TEA）对CdS NSs的生长和光电性能的影响。结果表明,3D ZnO/CdS复合材料在光吸收、光电性能等方面要优于单一相材料ZnO,这主要是因为CdS的带隙较窄（2.4 e V）,对太阳光的吸收范围可拓宽至可见光区;此外,ZnO与CdS的能级较匹配,可以形成良好的异质结构,从而促进了两者之间的电荷分离和输运。并且研究发现,随着调控剂三乙醇胺（TEA）浓度的增加,CdS的形貌由纳米片和小颗粒的混合物,逐渐变为光滑的纳米片,再变为聚集的块状结构。当加入三乙醇胺（TEA）的量为2.5 ml时,CdS可以形成光滑的纳米片状结构。这种3D ZnO/CdS纳米材料在100 m W cm-2光照条件下,0 V时光电流密度约为9 m A cm-2,是纯ZnO NRs的3.6倍。其光电性能的提高可以归因于以下三个方面:（i）这种独特的三维结构具有多重反射和散射效应,增强了光吸收;（ii）CdS NSs使光生载流子从光阳极到电解质的传输距离变短,因此光生载流子的传输效率提高;（iii）3D ZnO/CdS异质结薄膜提供了较大的表面积,并在ZnO与CdS之间形成了内建电场,促进了光生载流子在界面处的分离。