最近,染料敏化太阳能电池（DSSCs）的学术价值和商业利益越来越受到人们的重视,已成为新能源领域的热点之一。相比目前商业化的硅系列太阳能电池材料,染料敏化太阳能电池具有高光电转换效率、制作工艺简单、良好的电化学性能、原材料来源丰富、价格低廉、绿色环保等众多优点。本文在简述染料敏化太阳能电池的发展及其常见敏化染料的基础上,采用8-羟基喹啉铁系列配合物作为染料敏化太阳能电池的敏化剂,并详细讨论了其敏化机理、8-羟基喹啉铁系列配合物的结构以及电化学性能。本文用密度泛函理论和DMol³程序包对锐钛矿型TiO₂（101）表面复合三（8-羟基喹啉-5-羧酸）铁、三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁和三（8-羟基喹啉-5-磺酸）铁三种敏化剂的敏化机理和电子结构进行了研究。计算结果表明,这些敏化剂经式结构的HOMO（最高占据分子轨道）-LUMO（最低未占据分子轨道）能隙非常小,电子可以很容易地从染料的HOMO轨道激发到TiO₂的LUMO轨道; TiO₂纳米晶吸附染料后,HOMO、LUMO和费米能级都升高,导致吸附染料后开路电压（VOC）升高。敏化染料在TiO₂（101）表面复合过程及作用机理可能是:三（8-羟基喹啉-5-羧酸）铁和三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁通过羧基吸附到TiO₂（101）表面;而三（8-羟基喹啉-5-磺酸）铁是通过磺酸基吸附到TiO₂（101）表面的。三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁染料的能隙比另外两种敏化染料的能隙大,能够与TiO₂的ELUMO能级很好地匹配。TiO₂（101）表面吸附三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁染料后的费米能级负移值比另外两种染料更大,使得三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁染料对染料敏化太阳能电池的开路电压(V_oc)提高作用更明显。因此,吸附三（8-羟基喹啉-7-羧酸）铁染料的化学活性作用比另外两种染料更明显。