染料敏化太阳能电池作为第三代光伏电池，具有效率高、组装简便、成本低廉等诸多优势，在过去二十年间受到了广泛的关注[1]。其最高效率已经达到了13％[2]。染料敏化太阳能电池一般由三个部分组成：由染料敏化的半导体薄膜所组成的光阳极、含有氧化还原对的电解液和具有催化活性的贵金属对电极。当染料受光激发，所产生的光生电子会迅速传导到半导体薄膜的导带，随后通过在半导体薄膜内部的传输到达集流体，再通过外电路及其负载到达对电极。通过富集电子的对电极、处于氧化态的染料与电解液中的氧化还原反应，最终受激发的染料被还原到稳态[3]。因此，电子在光阳极和对电极中的转移是整个电池运转的重要环节。提高电子在光阳极和对电极中的转移成为提高电池效率的关键因素之一。关于光阳极中电子转移的研究方面，我们利用TiB 作为前驱体，水热合成了含有异质原子硼掺杂的、含有{001}晶面的二氧化钛微米球(B-TiO2)[4]。通过将B-TiO2 与P25 纳米颗粒结合来制备复合型光阳极。相对于纯P25 光阳极的电池而言，基于复合型光阳极的电池效率得到23％的提升。通过微纳尺度下的电学性能测试发现，异质原子硼能够起到提高载流子转移的作用。同时，含有{001}晶面的微米球具有良好的光反射性能，使得复合型光阳极的光捕获能力得到巨大的提高。关于对电极研究方面，我们利用二价锡离子(Sn2+)盐作为前驱体，水热合成了含有体相氧空位的氧化锡纳米颗粒(SnO2-δ)[5]，用作对电极的催化材料。与不含氧空位的氧化锡(SnO2)对电极相比，基于SnO2-δ 对电极的电池效率得到67％的提升。通过电化学阻抗谱(EIS)与塔菲尔极化曲线(Tafel-polarization)的测试，我们发现体相氧空位对于对电极中电子的转移具有巨大的促进作用，从而提高了氧化锡的催化性能。