光阳极是染料敏化太阳能电池的核心组件，直接决定着光子的生成、传输与收集效率，从而影响电池的光电转换效率。本文采用溶胶-凝胶结合水热法（两步法）制备纳米晶态TiO2颗粒，并以此制备多孔半导体薄膜并组装电池，系统地研究了纳米晶TiO2颗粒制备过程中各个因素对其形貌、晶型及对电池性能的影响，并对光阳极的结构进行优化及掺杂改性。　　首先通过对电池光电转换效率的考察，以钛酸四异丙酯为主要原料，采用两步法研究了染料敏化太阳能电池光阳极中纳米晶 TiO2颗粒的制备及电池的组装工艺，并使用正交数据进行统计分析确定最佳工艺条件：在水解过程中，将10ml浓硝酸加入无水乙醇与去离子水体积比为5:1的溶剂中，然后将钛源以4ml/min逐滴加入并在冰水浴中剧烈搅拌形成溶胶，控制钛源在体系中的浓度为0.1M；水热处理条件为：转移钛溶胶至水热釜，以5℃/min升温至220℃并保温12h。以此制备的纳米晶TiO2颗粒所组装的电池性能最佳，光电转化效率达到6.21％。　　其次，通过TiCl4溶液引入致密TiO2层，研究表明致密TiO2层能有效提高染料敏化太阳能电池的性能，当空白电极经过0.05M TiCl4溶液在70℃处理30min后，所组装的电池短路电流密度与光电转化效率分别提高了38.59%与35.46%，达到11.24mA·cm-2与5.91%。在此基础上，增加散射层则可进一步提高电池的性能，较之空白电池，其光电转换效率提高了近50%，达到6.52%。　　最后，使用片状石墨烯与商业P25粉体制备了复合电极，较之单一的P25电极，所制备的复合电极暗电流均有所下降，短路电流密度均有所提升。当所掺杂的石墨烯与P25质量比为0.6%时，其电池性能最佳。