太阳能电池是基于光伏效应把光能直接转化为电能的一种有效装置,而光阳极作为太阳能电池的重要组成部分,具有负载光吸收、并将光生电子传输到导电基板的功能。TiO2由于具有高化学稳定性、低成本、无毒环保特性等被广泛应用于太阳能电池中的光阳极,太阳能电池的转化效率是由其表面性能和内部的电学性能决定的。到目前为止对于TiO2光阳极的研究已经取得了很多的成果。但是,TiO2具有带隙宽、光响应范围窄、电子迁移率低等缺点,如何拓宽其光吸收范围,并降低其光生载流子的复合率提高其对电子的传输性能是目前关注的重点。本论文通过TiO2复合具有较高的电子迁移率的氧化物ZnO和窄带隙的半导体材料Bi2S3以此形成复合结构来提高TiO2光阳极材料的光电性能。主要研究内容及结果如下:1.采用水热法在FTO导电玻璃上制备金红石型TiO2纳米棒。优化水热生长时间与酞酸丁酯的浓度,确定的TiO2纳米棒最佳生长时间为12 h和酞酸丁酯浓度为0.5mol/l。此时的TiO2纳米棒结晶度最高,排列整齐。在此基础上生长ZnO纳米棒,通过调控ZnO生长时间制备出TiO2/ZnO纳米棒复合薄膜结构。结果表明ZnO水热生长时间对其结构形貌有很大的影响,随着ZnO水热生长时间的增加,纳米棒的直径和密度都有所增大。2.在水热法制备TiO2纳米棒的基础上,采用水热法制备TiO2/Bi2S3复合材料薄膜作为光阳极材料。通过调节Bi2S3敏化浓度、Bi2S3敏化时间、复合材料的退火温度来优化出TiO2/Bi2S3复合薄膜材料的最优制备工艺。结果表明:Bi2S3敏化使TiO2的禁带宽度变窄,使得TiO2的吸收带边发生红移,增加了 TiO2在可见光范围内的光催化活性。随着Bi2S3浓度的增加复合材料的光电性能呈现先增加后减小的趋势。当敏化剂Bi2S3的浓度为2 mM/L时,其TiO2复合结构的光电流密度达到最大的0.16 mA/cm2,平带电位为-1.0 V;在此基础上改变Bi2S3敏化时间,反应时间为6 h时复合材料的光电性能最好;制备TiO2/B i2S3复合结构经退火处理,退火处理后可以有效增加Bi2S3的晶粒尺寸,从而提高其光吸收强度和减少光生载流子的复合。最优的退火温度为350℃和退火时间为40min,此时的电流密度最高,电子寿命达到85.56 ms。3.在水热法制备TiO2纳米棒的基础上,分别用硝酸铋(Bi(NO3)3)、乙酸铋(Bi(CH3COO)3)和氯化铋(BiCl3)作为Bi源制备Bi2S3敏化剂,然后水热法制备制备TiO2/Bi2S3复合薄膜材料。结果表明:在100℃水热,反应时间为6h时,3种Bi源得到的Bi2S3表面结构依次为球刺状、短枝状、线状;其光学性能Bi(CH3COO)3最佳,而Bi(NO3)3的电学性能较好。