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P型染料敏化太阳能电池(p-type dye-sensitized solar cell，简写为p-DSC)是一种结构简单，制造方便，低毒且成本较低的薄膜型太阳能电池。染料敏化光电化学电池（dye-sensitized photoelectrochemical cell，简写为DSPEC）是一种高效、稳定的光催化制氢的光电化学器件。在p-DSC和DSPEC中，染料敏化剂是p-DSC和DSPEC的光捕获天线，是整个电池系统的核心部分，对改善p-DSC和DSPEC的光电性能具有重要的影响。苝酰亚胺受体由于其优异的电化学和热力学性能，在可见区域内的高摩尔吸收系数，被应用于p型染料的设计和合成。在p型染料中，引入苝酰亚胺受体有利于增加光谱吸收，改善染料的稳定性，进而提高相应器件的性能。因此，本论文以苝酰亚胺为受体，分别研究了不同给体、不同吸附基团对染料性质以及相应器件的光电性能的影响，并在此基础上研究了不同吸附基团染料对DSPEC器件在水体系中稳定性的影响。此外，本论文构建了配位型DSPEC和共吸附型DSPEC体系，并比较了两种光电化学电池的光电性能。 第一章，介绍了p-DSC和DSPEC的器件结构、工作原理和性能评价参数。从有机染料敏化剂的角度对p-DSC的研究进展进行了简要概述，介绍了DSPEC的类型及最新研究进展，在此基础上提出了本论文的设计思路和研究内容。 第二章，在p-DSC中，染料给体在敏化剂中起着调节能级，增加光谱吸收范围等作用。为了研究染料的给体对p-DSC光电性能的影响，本章以苝酰亚胺为受体，联噻吩为π桥，羧酸基团为吸附基团，设计并合成了氮杂苝、咔唑并氮杂苝不同给体单元的两个苝酰亚胺有机敏化染料LX和YK，并讨论了不同给体对染料光物理、电化学及其电池光伏性能的影响。LX和YK在可见光区域内的最大吸收峰相同，在518nm处。两个染料的光谱性能并没有太大的差异，然而咔唑并氮杂苝给体的引入却改善了染料YK的HOMO能级。与染料LX相比，YK的能级与NiO价带更加的匹配，有利于染料的再生，对提高器件的Jsc有很大的贡献。电化学交流阻抗测试结果表明，基于LX的p-DSC在相同的偏压下有较短的空穴寿命，说明有更多的电荷在光阴极表面被复合掉了，造成了LX器件Voc更低。相对应地，基于染料YK的p-DSC有较长的空穴寿命，进而导致更高的Voc。最终，基于染料YK在碘电解质器件表现出更高的Jsc和Voc值，分别为138mV和4.53mA cm-2，光电转化效率达到了0.19％。 第三章，在上一章的基础上，为了研究染料吸附基团不同对DSPEC稳定性的影响，本章分别以羧酸和异羟肟酸作为吸附基团设计并合成了两种苝酰亚胺类敏化剂YK-1和YK-2。研究了不同吸附基团的苝单酰亚胺敏化剂对p型染料敏化太阳能电池和光电化学电池性能的影响。p-DSC器件性能测试发现，基于羧酸吸附基团的敏化剂YK-1在p-DSC器件中显示出比具有异羟肟酸的YK-2更高的开路电压(Voc)和光电流密度（Jsc）。基于YK-1的p-DSC器件光电转化率达到了0.064％。光电化学电池测试结果显示:在pH10磷酸盐缓冲液中，具有异羟肟酸吸附基团的YK-2染料在DSPEC体系中光电流达到6μA cm-2，比YK-1在相同条件下高2倍。尽管两种敏化剂在p-DSC中具有相似的光伏性能，但以异羟肟酸为吸附基团的染料在碱性水环境的DSPEC体系中实现了高效稳定的光催化活性。 第四章，为了研究不同DSPEC体系对光催化活性的影响，本章设计并合成了以苝酰亚胺为受体，三苯胺为给体的p-型纯有机染料DC，并且染料DC上的吡啶基团与催化剂Co1发生配位组装。研究了染料与催化剂配位组装后对DSPEC体系的光电性能的影响。通过循环伏安法估测了染料DC的HOMO能级为1.15V vs.NHE，与NiO的价带匹配，可以使染料顺利再生，而LUMO为-0.89V vs.NHE，明显高于催化剂的氧化还原电位，有足够的驱动力使电子从激发态染料转换到催化剂上。染料DC和Co1催化剂配位后的DSPEC光电流达到了6μA cm-2，比染料DC和CoP催化剂共吸附型DSPEC产生的光电流提高了20％。