染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells,DSSCs）因其较低的成本以及相对较高的光电转换效率,被认为是传统硅基太阳能电池的潜在替代者。TiO₂光阳极作为DSSC关键部件之一,对太阳能电池器件的光电转换效率有着重要的影响。传统P25 TiO₂纳米晶光阳极因为其颗粒尺寸较小,对入射光反射能力较差,限制了DSSC光电转换效率的进一步提升。本文通过引入较大尺寸的光散射材料,提高光阳极的光散射能力,从而提高DSSC器件的光电转换效率。本论文采用水热法合成了TiO₂微球。通过调节水热实验的实验参数,合成了不同尺寸的TiO₂微球,采用SEM、TEM和XRD等分析手段对合成的材料进行形貌和结构表征,并将其作为双层结构光阳极的散射层材料,组装成DSSC器件进行光电性能测试和电化学阻抗（EIS）测试。研究结果表明,当实验条件控制为水热温度180℃、水热时间12h、聚乙烯吡咯烷酮（K30）的用量为2g、饱和氯化钾的体积为15mL时,所制得TiO₂微球直径为¹μm,表面粗糙。由其组装的双层DSSC的光电转化效率最佳,为5.61%。DSSC光电转换效率的提高可以归因为当引入大体积TiO₂微球作为光散射材料时,有效地提高了光阳极对于入射光的光散射能力,从而提高了染料分子对入射光的捕获几率,进而提高光生电流。为进一步探究不同光散射层材料形貌对光阳极光散射能力的影响,本论文以水热合成法制备钛基MOF（MIL-125）前驱体,继而通过高温热分解得到圆饼状TiO₂材料并用作光阳极的光散射层材料。实验结果表明,当调节前驱体合成的水热温度为180℃、水热时间24h、对苯二甲酸（TPA）用量为2.5g以及钛酸四异丙酯体积为1.4mL时,制得的前驱体材料为MIL-125 MOF材料。经高温热分解后,得到的平均直径为700nm,厚度为200nm的圆饼状TiO₂材料。由该实验条件下得到的圆饼状TiO₂材料组装的双层DSSC的光电效率最高,为6.91%。DSSC光电转换效率的提高可以归因于合成的TiO₂材料特殊圆饼状结构以及较高的比表面积。