纳米TiO₂由于其良好的化学稳定性、合适的能带结构、高的比表面积和优异的光电性能而成为研究热点之一,目前被广泛地应用在催化剂、功能材料、传感器及太阳电池等领域。由纳米TiO₂颗粒构成的TiO₂多级结构微米球在拥有较大比表面积的同时还能有效散射可见光,提高材料的光利用率。由于TiO₂多级结构微米球的应用,钙钛矿和染料敏化太阳电池的效率大幅提升。另一方面,太阳电池的能量输出过程中存在多个界面电荷转移及相间传输过程,各个界面的能量损失直接影响着电池的光电转换性能。TiO₂多级结构微米球大的比表面积产生的表面态对电子的传输复合动力学过程会产生较大的影响,限制了 TiO₂微米球在太阳电池中的应用和发展。关于微米球的表面态研究,本文的工作主要从实验和机理两个方面展开。机理方面主要是对目前在表面态研究方面可能的分析手段进行研究,主要有循环伏安法、电化学阻抗谱、强度调制光电流（光电压）谱、开路光电压衰减法和电荷抽取等,结合薄膜电池的多孔特性,研究获得适合纳米多孔薄膜中表面态的研究方法;实验方面主要是研究不同微结构TiO₂微米球中表面态分布及其对电荷转移性能影响。论文首先通过TiO₂微米球和传统小颗粒的研究发现,TiO₂微米球薄膜的表面态能级分布较浅,最终导致电子在TiO₂微米球薄膜中拥有一个较高的收集效率。然后从表面态的角度优化了 TiO₂微米球的形貌（孔隙率、球径）,通过对各种微结构TiO₂微米球的表面态和电子传输复合动力学结果研究,得到了一个较优微结构的TiO₂微米球。实验过程中细致分析表征了不同条件下的TiO₂微米球薄膜的表面态数量、态密度、带边情况、电子传输复合动力学行为。最后通过理论和实验的结合,系统地研究了表面态对电子传输复合行为的影响机制。本文工作对薄膜太阳电池的机理研究具有很好的指导意义,对电池性能的预估和提升奠定了基础,对未来薄膜太阳电池的研究工作和方向提供了思路和方向。