随着化石能源的日益枯竭及温室效应和环境污染等问题的日益严重,太阳能的有效合理利用成为解决这些问题的一种重要途径之一,是一种发展趋势。太阳能电池能实现无机械转化和污染副产品的情况下,把太阳能直接转化为电能。因此,太阳能电池的研究一直是一个热点,而且发展越来越快。染料敏化太阳能电池由于其价格便宜、工艺简单、环境友好、形状多样化等优点而可能替代传统的硅基电池。染料敏化太阳能电池的基本结构主要由五部分组成：导电基底,光阳极,染料敏化剂,电解质,对电极等。导电基底决定了染料敏化太阳能电形状。在不同基底上合理的选择和组建光阳极,对染料敏化太阳能电池的性能极其关键。一般的,光阳极的构建需要考虑三方面的因素：光阳极材料,电子传输通道,染料吸附等。基于此,本课题做了一下几方面的工作：(1)简单构建长程有序比表面积大的TiO2光阳极。通过一步水热反应,在多种金属丝上原位合成锐钛矿TiO2纳米树状阵列,该结构由TiO2纳米线树干和大量的短TiO2纳米棒分支组成。其应用于纤维染料敏化太阳能的光阳极,钛丝基底的最高能量转化效率达6.32%；而钨丝基底的效率3.24%,这是由于退火形成的WO3层增强了电荷复合。如果基底是氧化的镍丝,能得到一种异形的纤维P-N异质结。这种通用方法制备能实现在各种金属丝上制备锐钛矿TiO2树状纳米阵列,该方法简单,易实现,低成本,可能满足多种光电应用对基底的要求。(2)简单制备ZnO光阳极,并发现种子层对电池性能的影响。在锌丝上一步合成ZnO纳米分层结构,该结构的生成过程是反应的初先沉积ZnO颗粒层,再以颗粒层为种子生成ZnO纳米线阵列。生成的ZnO纳米材料应用于纤维染料敏化太阳能电池光阳极,0.5小时生成光阳极的能量转换效率为0.98%。但随着ZnO光阳极生成时间的延长效率反而减小,这主要是ZnO颗粒种子层的影响。延长反应时间,ZnO纳米颗粒更大,吸附染料量减小；但当纳米线吸附染料占主导时,更长纳米线使电荷更容易复合。(3)微波水热合成SnO2复合微米球,该结构由纳米棒和颗粒团簇而成。SnO2复合微米球应用于染料敏化太阳能电池光阳极,经TiO2修饰后能量转化效率从1.40%提高到了4.15%,这是因为修饰后光阳极的导带更负抑制了电荷的复合。SnO2及其TiO2修饰后光阳极应用于的紫外光探测器,器件自驱动的电流响应成矩形方波信号,而且响应度极高。SnO2光阳极经TiO2修饰后,自驱动紫外探测器响应度从91提高到6229,响应时间从0.15s加快到0.055s。(4)半导体敏化太阳能电池发源于染料敏化太阳电池,以半导体敏化剂替代染料分子。半导体敏化剂对光阳极的覆盖率低是影响半导体敏化太阳能电池性能的关键的问题之一。通过离子交换,ZnO纳米线阵列转化为能级可调的ZnO/(CdS)1-x(ZnS)x核壳同轴纳米线阵列结构,半导体敏化剂紧密全覆盖ZnO纳米线,从而解决了覆盖度低的问题。CdS敏化太阳能电池的能量转化效率为2.1%。