随着环境和能源问题日益严重，太阳能作为资源最丰富的可再生能源表现出了独特的优势和巨大的潜力。其中，量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)由于高理论光电转换效率和低生产成本，引起了广泛关注。然而，目前其实际光电转换效率远低于理论值，作为核心部分的光阳极的结构对量子点的负载、电解液的扩散以及电子的传输起着决定性作用，是影响光电转换效率的关键因素。寻找合适的软模板制备具有大比表面积与理想的孔隙结构的TiO2分级多孔薄膜，对其进行微介观结构调控，构筑具有优良的光吸收、电子传输以及电荷收集性能的TiO2光阳极，是提高QDSSCs光电转换效率的有效途径。以本征具有分级尺寸分布的泡沫作为软模板构筑分级多孔结构材料，操作简单，模板易除，但泡沫的稳定性是实现构筑过程的关键。　　为此，本论文首先利用分子自组装原理设计具有双层液膜结构的泡沫，通过增加液膜中结合水数量制备出超稳定泡沫。以该泡沫为软模板构筑TiO2分级多孔结构光阳极;利用该泡沫液膜作为载体在构筑分级多孔结构的同时向孔洞中引入纳米ZnO，并结合水热法构筑一维修饰三维结构光阳极;以TiO2分级多孔薄膜为基础，引入一维TiO2纳米棒阵列，构筑一维复合三维结构光阳极。将构筑的光阳极组装成电池，分析表征光阳极结构与电池性能，探讨了其光吸收、电子传输与电荷复合过程以及影响光电性能的内在原因与机制。主要研究工作及结果如下:　　(1)利用分子自组装原理设计了三组双层液膜结构泡沫。分子动力学模拟结果表明以聚乙烯醇为稳泡剂的泡沫体系内外层液膜中结合水的分布强度和溶剂分子的排列紧密程度显著增加，具有最好的理论稳定性;该泡沫体系在密封环境中静置96 h无明显排液现象，网络结构保持数月不坍塌，且受到高速剪切后迅速恢复到更稳定的结构，具有超稳定性，在TiO2浆料中能长期稳定存在且分散均匀并保持本征的分级尺寸分布，干燥后TiO2坯体仍保留了泡沫所形成的分级多孔结构。　　(2)利用该超稳定泡沫为软模板构筑出了TiO2分级多孔薄膜，通过非原位配体交换法利用合成的CdSe量子点对光阳极进行敏化并组装成电池，研究了光阳极结构及电池性能，分析了光电效率提高的原因。结果表明，泡沫引入的微米级孔有效增加了量子点在光阳极中的负载量，提高了光阳极的光吸收，抑制了电荷复合，使得TiO2分级多孔光阳极对应电池获得了2.20％光电转换效率，较TiO2纳米晶光阳极提升了107％。　　(3)以超稳定泡沫液膜为载体在泡沫构筑分级多孔结构的同时向孔洞中引入纳米ZnO作为籽晶，结合水热反应构筑了具有一维修饰三维结构的光阳极，并将其组装成电池，对光阳极结构及电池性能进行了研究。结果表明，适量生长的一维结构不仅能为孔洞中电子提供直接的传输路径，加速电子传输，减少电荷复合，还能为光子提供散射中心，增加光子在光阳极中光程，提高光吸收，使得电池的光电转换效率达到3.07％，较TiO2分级多孔光阳极提高了39.5％。　　(4)以TiO2分级多孔薄膜为基础，在其下方引入一维TiO2纳米棒阵列，构筑了具有一维复合三维结构光阳极，研究了光阳极结构及电池性能。结果表明，TiO2分级多孔层与一维TiO2纳米棒阵列层之间结构互不影响，上层分级多孔结构的高量子点负载量与下层一维纳米棒阵列提供的高效光子散射中心增加了光阳极的光吸收;两层间构成的异质结界面保证了阵列层顺利地从多孔层收集光生电子，且阵列提供的连续直接电子传输路径加速了电子传输，抑制了电荷复合;最终电池的光电转换效率提高到3.05％，较TiO2分级多孔光阳极增加了38.6％。