染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells,DSSCs）作为第三代光伏器件,代表了太阳能电池技术的前沿,且具有制备成本低廉、材料来源广泛、光电转换效率（PCE）高和环境友好等优点而引起研究者的广泛关注。对电极是DSSCs的关键组成部分,对电极材料的催化性能、导电性和电化学稳定性很大程度地决定了DSSCs的光伏性能。因此,开发新型的催化性能高、制备成本低廉、材料来源广泛的对电极材料对DSSCs的发展具有重要的意义。（1）本文采用水热法结合热处理,制备出Co Nb2O6、Ni Nb2O6和Zn Nb2O6作为DSSCs的对电极催化剂,并系统评估了所组装的DSSCs电化学性能和光伏性能。结果表明:Co Nb2O6、Ni Nb2O6和Zn Nb2O6在N719染料和I-/I3-电解质的体系中展现出良好的催化活性和电化学稳定性,对应的DSSCs在光伏性能测试中分别取得了5.89%、6.14%、6.65%的光电转换效率。（2）采用生物质废弃物—芦荟皮作为碳源,制备出生物质多孔碳,并将其引入到铌基双金属化合物中,成功制备了Co Nb2O6/BPC、Ni Nb2O6/BPC和Zn Nb2O6/BPC复合材料。生物质多孔碳的引入显著改善了铌基双金属化合物纳米颗粒的团聚现象而且提高了纳米颗粒的分散性。Co Nb2O6/BPC、Ni Nb2O6/BPC和Zn Nb2O6/BPC复合材料获得了较小的传荷阻抗值（9.80Ωcm~2、5.98Ωcm~2和3.34Ωcm~2）,表现出更加优秀的催化活性和电化学稳定性。对应的DSSCs的PCE分别达到了5.98%,6.36%和8.83%,其中,Zn Nb2O6/BPC电极的DSSCs的PCE超过了同条件下Pt电极组装的DSSC（7.12%）,这归因于铌基双金属化合物和生物质多孔碳之间的协同催化效应,使得铌基复合材料的电荷传输性能相较单纯铌基双金属化合物有明显的改善。（3）基于对电极的两个最重要的功能—收集外电路电子和催化还原I3-,利用第一性原理,从能带和表面吸附两个方面对Zn Nb2O6对电极催化材料进行了理论计算。结果表明:表面金属原子零带隙以及I3-的化学吸附更加有利于电子的传输和反应的进行;表面金属原子与I原子强烈相互作用致使的I-I键伸长,有利于催化反应的进行,揭示了Zn Nb2O6材料的本征催化机制。（4）进一步将Co Nb2O6、Ni Nb2O6和Zn Nb2O6及其相应的复合材料应用在Y123染料和Cu+/Cu2+电解质组成的新体系中,并研究其催化性能和光伏性能。电化学性能测试表明:Co Nb2O6/BPC、Ni Nb2O6/BPC和Zn Nb2O6/BPC的催化活性优于Co Nb2O6、Ni Nb2O6和Zn Nb2O6,其组装的DSSCs在新体系中获得了1.78%、2.11%和2.33%的PCE,接近于同等条件下Pt电极组装的DSSC的PCE（2.89%）。