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近年来,由于能源问题日益凸显,染料敏化太阳能电池因其低成本、高效率引起了人们的广泛关注。染料分子通常以化学吸附的形式吸附在纳米半导体薄膜的表面上,电池工作时它将不断的被氧化和被还原,而且电池工作也会产生大量的热量,这就很容易导致染料分子的脱落,进而影响了电池的性能。另外,电池工作时染料分子受太阳光激发而产生的电子先传输到纳米薄膜基底,再由基底传到外电路,最终形成电流回路,因此电子能否得到迅速地传输直接决定了电池的效率。因此,增加染料分子的吸附稳定性和提高电池中电子的传输速率是制备更稳定高效的染料敏化太阳能电池的有效途径。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理从以下两个方面对染料敏化纳米晶太阳能电池进行研究：(1)研究了染料分子中的-CN,-NH2,-OH,-COOH和-SH等5种固定基团在ZnO(1010)表面的吸附及吸附机制。结果表明：5种基团在ZnO(1010)表面都发生了化学吸附,其中-CN、-NH2和-OH发生了非解离吸附,-COOH和-SH则是表面解离吸附。5种固定基团的吸附能分别是：-0.64eV,-1.28eV,-1.03eV,-1.21eV(-1.40eV)和-1.14eV。以-COOH为固定基团的染料分子制备的染料敏化太阳能电池(DSSCs)不仅具有更稳定的性能,而且具有最大的电子传输速率,这为ZnO染料敏化太阳能电池的设计和应用提供了理论基础。(2)为了增大ZnO的电子传输速率,提高染料敏化太阳能电池的效率,分别选用Ga,以及N和Ga对ZnO(2×2×1)超晶进行n型掺杂和p型掺杂研究,分析了各自的能带结构,电子总态密度和分波态密度。研究结果表明：1)通过Ga掺杂可以实现ZnO的n型化,提升导电性能,但是当掺杂浓度大于0.02时,其导电性随着掺杂浓度的增加而减小。2)稳定的p型ZnO半导体很难通过单N掺杂获得,对其进行N和Ga共掺杂则可以实现p化,而且具备良好的导电性。但相比而言,2N-Ga掺杂比N-Ga掺杂非局域特征明显,提高了载流子的浓度,可以制备更加优良的p型ZnO材料。