面对全球日益严峻的能源短缺和环境污染形势,各国研究人员正积极开发与转变可再生能源的高效利用方式。通过半导体光电极的光催化作用,将太阳能转化成储存在反应产物中的化学能是一种新型的太阳能转换方式,尤其是将太阳能储存在高能量密度、高安全性且迅速发展的可充电电池中已经成为未来能源发展的潮流趋势。半导体光电极是光电化学电池的重要组成部分,光电极的微观形貌和结构对光吸收和光生载流子的传输起着至关重要的作用,影响着整个光电化学电池的电化学性能。本论文主要通过微观形貌的调控制备了具有高光电化学性能的TiO2光电极,制备了可以催化多硫化物和分解水产氢的Pt/CdS光电极,将光电极集成于高能水系电池中实现太阳能的转换与存储同时达到节约电能的目的。通过调整制备方法以及制备过程中的温度和时间完成了对TiO2光电极的形貌探索,发现纳米棒形貌的TiO2具有优异的光电化学性能。通过进一步的结构表征和深入分析,TiO2纳米棒具有优异光电化学性能的原因可归结为拥有更负的平带电位从而具有更高的费米能级。在0.01 mA cm-2的电流密度下,通过对TiO2纳米棒光电极构筑的水系Zn-I电池进行电化学测试,在光照下的充电电压在0.56V,在电池充电过程中可以节约近56.6%的电能。以具有高比能量、高安全和低成本等特点的传统水系Al-S电池为研究基础,基于Pt/CdS光电极构建了可光充电水系Al-S电池。通过对水系Al-S电池的铝负极和电解液进行改性,测得电池在0.2 mA cm-2的电流密度下的放电比容量达到1112.7 mAh g-1,为理论比容量的98.3%,这得益于铝负极表面的锆基防护膜（组成成分为Na3AlF6、Zr（HPO4）2 H2O、ZrO2、AlPO4）以及电解液中的In（OH）3 和 Na2SnO3 减缓了铝在碱性电解液中的析氢腐蚀现象。将Pt/CdS光电极引入到水系Al-S电池中,利用Pt/CdS光电极在光照条件下产生的光生空穴将S2-氧化S42-,实现对电池的充电过程,同时光生电子用于分解水产氢。在0.3 mA cm-2的电流密度下,光充电150 min后放电比容量达到458 mAh g-1,光充电20 min的放电比容量为60 mAh g-1,并在10周期内保持稳定,证明了光充电水系Al-S电池可以进行循环充放电,对目前高速发展的储氢技术而言,对所需氢气能源的航天、汽车等领域可以提供一定支持。