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本论文围绕太阳能的高效利用领域中的材料问题开展研究工作。首先通过理论指导进行光阳极材料的能带设计，以获得具有优异可见光活性的光阳极材料；其次，在实验上基于界面结构调控原理，探索影响纳米结构太阳电池光电转换效率的关键因素。本论文的主要内容和创新点如下：
一、宽禁带NaNbO3半导体的能带设计我们利用双元素补偿性掺杂方法，对NaNbO3半导体的能带结构进行了设计，获得了具有显著地可见光吸收的La+N及Bi+N共掺杂的NaNbO3光阳极材料；理论研究表明共掺杂体系所引入的赝中间能带导致了NaNbO3带隙变窄及可见光活性，进一步研究发现赝中间能级是由掺杂后O-Nb-O键角的增大引起的Nb4d轨道分裂所导致的。此项工作为从能带工程角度设计可见光响应的多元氧化物光阳极材料提供了一定的设计思路和理论指导，也为后续光阳极的设计打下了基础。
一、结晶性In2S3量子点敏化光阳极的构筑通过低成本的溶胶凝胶及水热方法制备出粒径在230～853 nm范围的多孔结构TiO2大尺寸颗粒，发现小尺寸颗粒(平均粒径25 nm)/大尺寸颗粒TiO2双层膜可增强光散射，显著提高入射光的收集效率；利用连续离子层吸附反应法及后续退火在TiO2纳米颗粒实现了厚度可调的结晶性In2S3量子点光吸收层的敏化，目前文献中尚无结晶性量子点In2S3作为吸光层的量子点敏化太阳能电池方面的报道；利用ZnS对TiO2及In2S3进行界面修饰，提高了In2S3在多硫电解液中的稳定性，并可显著减少固液结界面处的载流子复合。
三、结晶性In2S3量子点敏化太阳电池的界面调控及性能研究研究发现在TiO2-In2S3界面处引入偶极层(例如插入F-离子)可以显著改善载流子跨越异质界面的动力学特性，提高载流子定向输运。另外TiO2颗粒膜的堆积方式、颗粒尺寸、In2S3的结晶性及量子点层的厚度、异质界面的结构及ZnS修饰层的厚度等因素均在不同程度上影响电池的光电转换效率。通过系统的研究发现，TiO2小颗粒上堆积TiO2大颗粒形成的颗粒膜做为光阳极材料，结晶性量子点In2S3的循环次数为14次，Zn2+溶液处理时间为20分钟时，即光阳极结构为FTO/P25/TiO2/F-/In2S3(14)/ZnS(20 min)时，固液结电池的光电转换效率是最高的(0.22％)。此项工作对量子点敏化固液结太阳能电池的结构设计提供了一定的设计思路与方法，并为全固态太阳能电池的组装奠定了基础。