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在“绿色环保”理念的引领和“能源危机”现实的推动下,染料敏化太阳能电池因其制备工艺简单、成本低廉、能量回报率高、无毒等优点广受科学研究者们的青睐。此外,二维碳系材料石墨烯也引起了科学界极大的研究兴趣。利用石墨烯的良好导电性和大的比表面积等优点,以及石墨烯量子点特殊的光学性质和能带结构,将它们分别应用到染料敏化太阳能电池中,制备石墨烯材料优化的染料敏化太阳能电池已逐渐成为本领域研究热点之一。本论文从材料制备入手,具体展开了以下研究内容并取得了相关成果：(1)石墨烯-P25复合光阳极的制备。利用简单的球磨法,以石墨烯氧化物(GO)和商业二氧化钛(P25)为原料,摸索了GO与P25的最佳比例,制备出了性能优异的石墨烯-P25复合光阳极薄膜,并将其应用到染料敏化太阳能电池中,制备出了性能明显提高的染料敏化太阳能电池。与纯P25染料敏化太阳能电池相比,以石墨烯-P25复合薄膜为光阳极的电池的光电转效率提高了20%。该种石墨烯的引入导致P25基染料敏化太阳能电池的性能得以提高,主要归因于GO退火引起薄膜比表面积的增大以及石墨烯自身良好的导电性。此外,由于DSSC光电性能的提高与金红石含量增加的变化规律的一致性,表明金红石相含量的适度增加有利于光阳极内光的反射和吸收及电池光电性能的提高。(2)石墨烯-Ti02复合光阳极的制备及其DSSC性能的提高。利用水热法制备了一系列不同石墨烯掺杂含量的Ti02光阳极。研究了不同的石墨烯掺杂量对电池结构和性能的影响,制备出了性能最优的石墨烯掺杂Ti02光阳极膜及其电池。研究表明,石墨烯掺杂能显著影响该Ti02膜的表面形貌,增加该膜的染料吸附量,提高了所制备电池的开路电压、短路电流密度和光电转换效率。并且,在最佳的石墨烯掺杂样品中获得了电池的光电转换效率为7.02%,显著(28.6%)高于未掺杂的样品。我们初步认为石墨烯掺杂导致的电池性能的改善主要是因为薄膜比表面积的提高导致染料吸附量的增加以及石墨烯的良好导电性。(3)石墨烯量子点优化的Ti02光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用。石墨烯量子点具有优越的光学特性,本研究首次成功地制备了GQDs辅助敏化的Ti02光阳极及其DSSCs。Raman谱和TEM观测证实了GQDs的特性。研究表明,光阳极的染料吸附量随GQDs负载量的增加呈先降低后增加的规律,而对应的DSSCs的短路电流Jsc、开路电压Voc及光电转换效率η呈现先增加后降低的规律。GQDs优化的最佳的DSSC的Jsc和n为14.07±0.02mA/cm2及6.10±0.01%,比传统的DSSC的Jsc和η分别提高了约30.9%和19.6%。这些DSSCs性能的改善主要归因于GQDs优良的光敏响应及其对TiO2的热电子注入效应。此研究表明GQDs不仅可改善DSSC的性能,还可在一定程度上减少染料的使用,具有经济和环保的重要意义。