ZnO的优良光电性能以及可采用多种方法制备多种微纳结构的特点，使其在涂层颜料、太阳能电池、压敏和气敏原件、发光二极管和激光器、压电器件、紫外探测器和传感器等诸多领域得到广泛应用，具有广阔前景。此外，ZnO还具有优良的抗辐射能力，使其光电特性在空间辐射环境中具有良好稳定性，适合空间应用。近年来，ZnO的制备和应用研究取得不断进展，但为实现ZnO基光电器件的进一步发展和在实际上的广泛应用，仍需对ZnO微纳结构的可控合成、设计并制备性能优异且稳定可靠的光电器件等方面进行深入研究。本文致力于ZnO基微纳核壳结构颗粒和ZnO纳米薄膜的可控合成和性能研究，并基于不同微纳结构ZnO材料的性能特点，分别研究了ZnO基微纳核壳结构颗粒作为热控涂层颜料以及ZnO纳米薄膜作为倒置型聚合物太阳能电池（PSCs）阴极缓冲层和电子收集层的应用相关问题。主要研究内容如下：设计并采用固相反应法制备了具有微纳核壳结构的新型ZnO基复合颜料，研究了制备工艺参数对复合颜料结构和成分的影响，探讨了复合颜料的结构和成分与其光学性能和辐照光学稳定性之间的关系。研究发现ZnO基微纳核壳结构复合颜料不但具有优良的初始光学性能，并在模拟空间质子、电子单独及综合辐照作用下具有优于ZnO原料的辐照光学稳定性。X射线衍射谱、光谱反射率和太阳吸收比的测试和计算结果显示，当ZnO基微纳核壳结构复合颜料中Zn₂SiO₄壳层的相对含量约为67%时，复合颜料在质子辐照下太阳吸收比的变化（△αs）相比于ZnO原料降低了约36%，具有最佳的辐照光学稳定性。研究了ZnO基微纳核壳结构复合颗粒的表面Zn₂SiO₄壳层对复合颜料在模拟空间带电粒子辐照下光学稳定性的影响机制。研究发现Zn₂SiO₄壳层可有效吸收入射粒子的能量，降低带电粒子辐照对ZnO基体的辐照损伤，提高复合颜料的辐照光学稳定性。此外，Zn₂SiO₄壳层自身优良的辐照光学稳定性也在一定程度上有利于复合颜料辐照光学稳定性的提高。采用溶胶-凝胶法，通过调节溶胶浓度和热处理工艺制备了具有可控微观表面形貌、厚度和透光率的ZnO纳米薄膜。研究了以ZnO纳米薄膜作为阴极缓冲层的倒置型PSCs的制备和性能，系统研究了ZnO纳米薄膜的表面微观形貌、厚度和透光率对倒置型PSCs性能的影响规律和作用机理。研究发现，在一定厚度范围内，ZnO纳米薄膜的表面微观形貌可直接影响ZnO与P3HT:PCBM活性层的接触质量，是影响电池性能的关键因素，而ZnO纳米薄膜的厚度和透光率对电池性能影响较小。基于表面致密、光滑且无孔洞的ZnO纳米薄膜的倒置型PSCs的能量转换效率为³.3%，相比于以表面粗糙且有孔洞的ZnO纳米薄膜的倒置型PSCs的能量转换效率（2.5%）提高了约32%。基于化学溶液法设计了一种新的ZnO纳米墙薄膜制备工艺，在低温下制备了垂直于ITO基底的ZnO纳米墙薄膜。研究发现，通过适当提高反应溶液浓度、降低反应温度和溶液初始pH值可制备致密的ZnO棒薄膜。该致密ZnO棒薄膜可在KOH水溶液中发生沿ZnO棒c轴的选择性刻蚀，形成纳米墙结构。初步研究了基于ZnO纳米墙薄膜的倒置型PSCs的制备和性能，研究表明ZnO纳米墙薄膜可有效用作倒置型PSCs的电子收集层，具有进一步研究和发展的潜力。