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石油危机使人们开始把目光转向可再生能源包括生物能、风能、水能、核能以及太阳能等。然而太阳能作为一种可再生能源，具有其他能源所不可比拟的优点：与化石燃料相比，太阳能取之不尽、用之不竭；与核能相比，太阳能更为安全，其应用不会对环境构成任何污染；与水能、风能相比，太阳能利用的成本较低，而且不受地理条件的限制。将太阳能转换成电能是太阳能利用的主要部分，染料敏化纳米结构太阳能电池是太阳能电池家族的新成员，以其成本低、制作工艺简单、转换效率高等优势，引起了世界范围的广泛关注。
如何提高有机染料敏化太阳能电池的光电转换效率和使用寿命是目前有机太阳能电池研究的两个关键科学问题。本论文拟从拓展光敏染料的光谱响应范围为出发点，提高太阳能电池的光电转换效率；与此同时，用导电的聚苯胺．碳黑和烷基咪唑碘等制备了准固态电解质作为空穴传输材料，解决染料敏化电池的泄漏和封装问题，提高电池的使用寿命。本论文针对以上关键问题开展了深入的研究，各章的主要内容和主要结论简述如下：
第1章在简要介绍染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理、纳米晶半导体电极、敏化剂和电解质有关知识的基础上，综述了近几年来的高效有机太阳能电池敏化剂的研究进展，在此基础上提出了本论文的设计思想和研究内容。
第2章研究了三种不同长度碳链取代的半菁类染料2-{2-[4-(N，N-二羧乙基氨基)苯基]乙烯基}-1，3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐(Cyl)，2-{2-[4-(N,N-二羧乙基氨基)苯基]乙烯基}-1，1-二甲基-3-丁基-3H-吲哚碘盐(Cy2)和2-{2-[4-(N,N-二羧乙基氨基)苯基]乙烯基}-1-1-二甲基-3-辛基-3H-吲哚碘盐(Cy3)敏化太阳能电池的光电化学性能，发现三种染料中碳链最短的Cyl的敏化效果最好，在100mW/cm2氙灯光源下，开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别是430mV、1.31mm/cm2、0.52、0.29％。研究表明，随着半菁染料碳链取代基的增长，转换效率逐渐降低。
第3章以三个新型的菁染料2-[(1-丁基-3，3-二甲基-5-羧基-二氢吲哚)丙烯基]-[1-丁基-3,3-二甲基-7-(1-乙基-1，2,3-三唑]-苯并吲哚碘(Cy4)、2-[(1-丁基-3,3-二甲基-5-羧基-二氢吲哚)丙烯基]-{1-丁基-3,3-二甲基-7-[(4-哌啶-N-乙基-1，8-萘酰亚胺)-1，2,3-三唑]}-苯并吲哚碘(Cy5)、2-[(1-丁基-3,3-二甲基-5-羧基-二氢吲哚)丙烯基]-{1-丁基-3,3-二甲基-7-[(4-哌啶-N-丁基-1，8-萘酰亚胺)-1，2,3-三唑])-苯并吲哚碘(Cy6)为敏化剂研究了它们的光电化学性质与结构的关系。吸附在TiO2电极上的吸收光谱，与它们在溶液中的吸收光谱相比较，均同时发生蓝移和红移。Cy5和Cy6由于含有萘酰亚胺基团，使它们较Cy4具有更强更宽的吸收，结果表明，它们具有更好的光电转换性能。以500W氙灯为光源，在75mW cm-2光强下，Cy6的光电转换效率最高为4.80％(Jsc=14.5 mA cm-2，Voc=500 mV,FF=0.49)。
第4章研究了两个在可见光区吸收光谱具有互补性的羧基菁染料2-[(1-丁基-3,3-二甲基-5-羧基-二氢吲哚)丙烯基]-{1-丁基-3,3-二甲基-7-[(4-哌啶-N-乙基-1，8-萘酰亚胺)-1，2,3-三唑])-苯并吲哚碘(Cy5)和1-丁基-2-[(1-丁基-3,3-二甲基-二氢吲哚)(1，3-二戊烯)]-3,3-二甲基-6-羧基-吲哚碘(Cy7)用于染料敏化太阳能电池的共敏化。分别以Cy5、Cy7和它们的混合物作为纳米晶TiO2太阳能电池的敏化剂。研究表明C31 (摩尔比：Cy5：Cy7=3：1)敏化的太阳能电池在100 mW cm-2和20 mW cm-2的白光照射下分别产生了最高的光电效率3.84％和6.10％，这表明共敏化是提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的有效手段。
第5章开始尝试电解质的固化研究。利用炭黑-聚苯胺的复合物(PACB)与1-甲基-3-丙基咪唑碘(MPⅡ)制备了一种全新的固态电解质，并用于一个新型菁染料7-{1-[2-(4-对氧氮己烷-1，8-萘酰亚胺)乙基]-1，2,3-三唑-4-}-2-[3-(5-羧基-3,3-二甲基-1-丁基-二氢吲哚-2-亚甲基)-丙烯基]-1，1-二甲基-3-丁基-苯并吲哚碘(Cy8)敏化的染料敏化太阳能电池，进行了光电化学性能测试。在20 mW/cm2光强的白光照射下，得到的总的光电转换效率为0.7％，短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)和填充因子(ff)分别为0.44 mA/cm2、550mV和0.58，光源为500W氙灯。该固态电解质的最大优点为不挥发，不易燃，用于DSSCs容易封装。
第6章以气相法纳米SiO2对离子液体进行了成功固化，并通过改变电解质的成分，制备成各种准固态电解质。我们选用了一种具有稳定的光电性能的菁染料(Cy9)和N719染料作为准固态染料敏化太阳能电池的敏化剂。测试了各种准固态电解质的光电化学数据并对Cy9敏化的电池光电转换效率较低的原因进行了详细的分析。由N719敏化的准固态DSSCs在100mW cm-2光强的白光照射下，得到的最高光电转换效率为5.66％，短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)和填充因子(ff)分别为14.33 mA cm-2、676mV和0.58。在1000h内，测试了Cy9敏化的纳米结构太阳能电池的稳定性，结果表明，该电池各个参数均表现出很好的稳定性。