无机半导体敏化太阳能电池是继染料敏化太阳能电池后出现的具有广泛发展和应用前景的新型太阳能电池之一。在这一领域中，一维TiO₂纳米材料因具有独特的光学性能和电学性能而成为重要的无机半导体材料，尤其是直接生长在导电玻璃基底上能提高电子的传输能力和收集能力。但是，TiO₂本身存在一些不足，如禁带宽度较大，在提高其光电器件的效率方面受到较大阻碍。因此，本论文试图从结构设计出发，采用水热法和连续离子层吸附反应法(SILAR)制备几种TiO₂基复合结构薄膜，以优化TiO₂对太阳光的吸收范围和光电性能，为发展新型高效率光电转换材料积累理论依据和技术基础。具体内容如下：

1. 采用水热反应，在FTO导电玻璃基底上制备TiO₂纳米柱阵列薄膜。通过薄膜生长过程及形态控制制备出不同直径和长度的TiO₂纳米柱阵列薄膜。结果表明，制备的TiO₂纳米柱垂直于基底生长，单根纳米柱由许多根细小的纳米线组成；UV-VIS测试结果表明薄膜在紫外光区具有较强吸收，而对可见光吸收很少，因此导致光电转换效率很低。

2. 采用水热法结合自组装法，在TiO₂纳米柱阵列表面生长形貌可控的Bi₂S₃纳米片，形成枝状化的TiO₂/Bi₂S₃异质结结构，系统研究了薄膜制备过程中反应条件对薄膜形貌及性能的影响。结果表明，EDTA浓度和反应物浓度明显影响了TiO₂/Bi₂S₃复合结构薄膜的形貌，当浓度变化时，Bi₂S₃均会由纳米颗粒向纳米片过渡；随沉积时间增加，薄膜光电流密度表现出先增后减的趋势，沉积时间为1h时，光电转换效率最高(2.23%)，约为TiO₂纳米柱薄膜(0.25%)的9倍。由 EIS和M-S测试表明，复合后薄膜电极界面处的电子浓度显著提高，薄膜电阻急剧降低，从而减少了电子和空穴复合，光电流密度显著增加。

 3. 采用SILAR法在TiO₂纳米柱阵列表面沉积CuInS₂和Bi₂S₃纳米颗粒制备核-壳-壳复合结构的TiO₂/CuInS₂/Bi₂S₃光电薄膜， 研究了沉积层数对薄膜形貌及其光电性能的影响。结果表明，CuInS₂纳米层及Bi₂S₃ 纳米层依次均匀分布于TiO₂纳米柱外围，形成良好的核-壳-壳包覆结构；并且，复合结构薄膜的光吸收被拓展到近红外光区，光电流密度显著提高，计算光电转化效率可达0.44%，与纯TiO₂纳米柱(0.07%)相比，提高了6倍。