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本论文主要研究了染料敏化太阳能电池的光阳极,包括各种形貌Ti02颗粒的制备,TiO2浆料的配制和针对TiO2膜的修饰。主要研究内容概括如下：研究了一种新型粘稠浆料,制备过程为：先将P25和乙二醇混合球磨,再加入柠檬酸混合球磨。通常光阳极的制备需要三至四次沉积过程,现在只需要一次涂膜-烧结。即将浆料涂在FTO玻璃上,再高温烧结。一次性涂膜-烧结制备的Ti02膜厚可以控制在8μm至24μm。浆料的高粘性,以及在烧结过程中浆料内部的乙二醇和柠檬酸的酯化和聚酯的分解,使得所制备的膜的质量高、无裂纹、无界面(或分层)、平整度高、含大量均匀的纳米孔和亚微孔。用14.3μm厚的TiO2膜组装DSSC,其转化效率达到了7.36%。这种成本低廉、制备简易、效果可观的浆料具有巨大的商业应用前景。研究了ZnO致密层与TiCl4后处理配合效果对染料敏化太阳能电池(DSSC)的影响。我们发现在TiCl4后处理的影响下,ZnO致密层经反应变成了“双功能层”,既可以抑制FTO中的电子与电解质的复合,又可以降低FTO与P25膜的界面(FTO/TiO2)电阻。在ZnO致密层的影响下,TiCl4,处理形成的新Ti02覆盖层中含有大量的Zn元素,这进一步提高膜内电子传输。使用ZnO-TiCl,联合修饰的DSSC具有最小的电阻和最长的电子寿命,光电转化效率达为8.9%,比TiCl4修饰的DSSC的效率提高了8.8%,比无修饰膜的DSSC的效率提高了17.7%,而纯ZnO修饰的DSSC的效率降低了。本章研究结果凸显了这种新颖ZnO-TiCl,修饰的优越之处,这种简单可行的配合修饰有望替代传统的界面与表面修饰,进一步提高DSSC的效率。研究了钛酸丁酯的含量和水的含量对钛酸丁酯-醋酸体系的反应动力学的影响。我们发现钛酸丁酯和水将极大的加快钛酸丁酯-醋酸体系的水解、缩合反应。通过调节它们的浓度和时间,我们制备了五种亚／微前驱体,经过热处理后,这些前驱体都转变成锐钛矿分等级TiO2亚／微球。Ti02的形貌从非交错结构：花状微球(FMS)和椭圆亚微球(ES)到交错结构：花状微球交错纳米线(FMS*NFs),椭圆亚微球交错花状微球(FMS*ESs)和纳米颗粒交错花状微球(FMS*NPs).其中,交错结构的合成为首次报道,并且它们都不是非交错结构的简单混合物。用这些Ti02微球组装的DSSCs的转化效率在7.3%-7.9%,其中交错结构的微球对应的DSSCs具有更高的效率在7.4%-7.9%,由非交错结构的微球组装的电池的效率在7.3%-7.6%。本章的研究将促进TiO2纳米结构的调制,这对DSSC效率的提高将起到积极作用。设计了一种有“光局域”功能的分等级Ti02微球(即FMS*ESs).每个FMS*ESs颗粒都是由大量亚微球,纳米线和纳米颗粒组成的。当光入射到FMS*ESs颗粒内部后,光将不断地在其内部的亚微球和纳米线之间反射、散射,使得光被局域在微球颗粒内部而被更充分的利用。除此之外,测试结果显示：1)FMS*ESs具有最高的比表面积为95.0m2g1和最多的染料吸附量,FMS的比表面积为66.6m2g1, ES的比表面积为46.2m2g‘,；2)FMS*ESs具有最强的光散射性能；3)这三种材料各自组成的DSSCs中,由FMS*ESs组成的DSSC具有最快的电子传输和最少的电子复合,而使得其电子收集效率最高。这些因素将有利于FMS*ESs取得最高的短路电流和光电转化效率,电池的电流-电压曲线测试也证实了这点。FMS*ES s组成的DSSC的效率为7.91%,ES和FMS的分别为7.22%、7.24%。制备了致密的四方锥型Ti02,高200-500nm,锥底部宽80-200nm,研究了四方锥Ti02作为DSSC光阳极散射层的应用效果。我们制备了四种光阳极包括：只含Ti()2透明层(NP)的光阳极、透明层加光散射较强TiO2微球层(NP-MAO)、透明层加四方锥TiO2散射层(NP--MA3)、光散射较弱的TiO2微球层(用于替代NP)加四方锥TiO2散射层(MA1--MA3)、其中MAO、MAI/MA3、分别用0M、0.11M、0.33M四甲基氢氧化铵制备。将它们用于DSSC,结果显示：1)加散射层(NP-MAO、NP-MA3)的DSSCs比不加散射(NP)的DSSC的效率都提高了；2)四方锥TiO2微球具有更强的光散射效果,即使染料吸附量没有后者多,NP-MA3的短路电流密度比NP-MAO的短路电流密度要高,然而NP MA3的填充因子很低,以致于NP-MA3的光电转化效率与NP-MAO的光电转化效率相当；3)用光散射较弱的TiO2微球替代NP与四方锥TiO2组合在一起,改善了上下两层之间的界面,MA1-MA3具有最快的电子传输和最长的电子寿命,进而提高了电池的填充因子和光电转化效率。