染料敏化太陽(yáng)能電池和有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由於具有製作工藝簡(jiǎn)單，理論能量轉(zhuǎn)化效率高，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是非常有發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N新型薄膜太陽(yáng)能電池。經(jīng)過(guò)世界各國(guó)科學(xué)家的不斷努力，目前DSCs和PSCs的能量轉(zhuǎn)化效率(PCE)分別達(dá)到了13%和19%。DSCs中的對(duì)電極和PSCs中的背電極是整個(gè)光伏器件結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，除了形成整個(gè)電池回路的作用之外，它們分別起著催化還原電解質(zhì)中氧化態(tài)組分和收集空穴的作用。DSCs對(duì)電極催化材料通常為Pt，PSCs背電極通常為Au或者Ag。

然而，這些材料的使用存在諸多問(wèn)題。首先，Pt、Au、Ag是貴金屬，價(jià)格昂貴且儲(chǔ)量有限，勢(shì)必影響到未來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)。其次，Pt對(duì)電極易被DSCs電解質(zhì)中的I-/I3腐蝕，而Ag背電極在PSCs中容易被有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦腐蝕，因此影響了DSCs和PSCs的穩(wěn)定性。為了提高穩(wěn)定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要開(kāi)發(fā)出高效、低成本、耐腐蝕的非貴金屬對(duì)電極和背電極材料。同時(shí)需要深入研究電池材料在器件中的作用和催化機(jī)制以及影響因素，以便為新材料的開(kāi)發(fā)提供一定理論的指導(dǎo)意義。

實(shí)驗(yàn)研究出新型高效低成本的三氧化鎢對(duì)電極，從化學(xué)組成、形貌、表面結(jié)構(gòu)三個(gè)重要的角度深入研究了其對(duì)催化和DSCs性能的影響機(jī)制。為了進(jìn)一步降低電池的成本、提高穩(wěn)定性，成功製備了基於廉價(jià)碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化鎢對(duì)電極並研究了其在擬固態(tài)電解質(zhì)中的催化和DSCs性能。同時(shí)將上述廉價(jià)碳材料經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易的溶劑交換法，製備了適合有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池體系的低溫導(dǎo)電碳漿，從而成功構(gòu)建了基於碳背電極的HTM-free和Metal-free的介觀異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和平板異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，並詳細(xì)研究了兩種器件的光電性能、介面電子-空穴分離與收集、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等問(wèn)題。