作为染料敏化太阳能电池的关键构成部分, 对电极一直是研究的重点, 尤其是硒化物对电极。本文采用恒电位沉积-溶剂热-硒化过程制备出钴镍基硒化物薄膜, 并直接作为染料敏化太阳能电池的对电极。物相、形貌以及表面元素价态等分析表明, 在氟掺杂氧化锡(FTO)玻璃上可直接获得NiCoSe4薄膜, 该薄膜是一种由纳米颗粒构成的片状多孔结构。电化学测试结果表明, NiCoSe4薄膜在基于I-/I-3氧化还原电对的电解液中具有良好的电催化活性, 由其构成的电池器件也展现出了良好的光伏性能, 且光电转换效率达到了7.84%, 高于铂基电池器件效率的6.95%。

通过对比FeS2颗粒两种形貌的催化活性及在染料敏化太阳能电池(DSSCs)上的表现,选择出性能更高的FeS2颗粒。 通过水热法和热注入法合成了立方体和球状高纯度FeS2,将FeS2制备成对电极(CEs)并组装在DSSCs上。 通过测试电池的光电转化效率及对电极的催化活性,发现球状FeS2颗粒有更高的催化活性, 基于球状FeS2 CEs的电池也获得了更高的光电转化效率。在100 mW/cm2 (AM 1.5) 强度的模拟光源下, 基于立方体和球状高纯度FeS2 CEs的DSSCs分别获得了高达4.55%和5.69%的光电转化效率。

以TiO2为多孔模板并以聚3,4-亚乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）为催化材料合成了具有交联孔隙结构的TiO2-PEDOT:PSS纳米复合薄膜（TPNF），并将其作为对电极应用于染料敏化太阳电池（DSC）。首先将TiO2纳米颗粒沉积在导电的掺杂氟的SnO2透明玻璃(FTO)上形成骨架和孔隙均在纳米级别的模板，随后将PEDOT:PSS水溶液附着在模板的骨架表面，最终经热处理获得TPNF。通过优化模板结构和旋涂转速，获得了催化活性优异的TPNF，组装后DSC的填充因子和转换效率分别达到0.528和4.57%，均远高于纯PEDOTPSS薄膜组装的器件的填充因子（0.297）和转换效率（1.98%）。改善的光电性能归功于TPNF具有优异的协同效应：导电的TiO2骨架为电子迁移提供了快速路径，同时涂覆在骨架表面的PEDOTPSS通过扩展表面积为还原电解质提供了更多的催化活性点。

对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪，分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因，深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理，为解决该电池存在的问题理清了思路，对该方向未来的研究工作给出了建议，探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。

将经球磨处理的鳞片石墨作为前驱体采用氧化还原法制备石墨烯纳米片（GNs），考察晶体结构变化。将GNs作为催化材料应用于染料敏化太阳电池（DSCs），探讨GNs对电极经热处理对器件光电性能的影响。结果表明，采用球磨对鳞片石墨进行预处理，能改进GNs的晶体结构，即厚度减薄、晶面间距d(002)增大。晶体结构改进后的GNs具有更高的催化活性和更强的氧化还原对扩散能力，相应地，DSCs的转换效率得到大幅度的提升。GNs对电极经热处理，能进一步提高对电极的催化活性以及氧化还原对扩散能力，最终促使器件的转换效率从1.17%增加到1.54%，增幅达到31.3%。