染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized Solar Cell,DSC）具有较常规太阳能电池成本更低且绿色环保的优点,是一种很有发展前途的太阳能光电转换新技术。DSC光电转换效率虽然还不够高,但由于其成本低廉,仅为单晶硅太阳能电池的1/10,可以通过大面积使用来弥补其效率低的不足。因此,非常适合于与建筑相结合使用,如建筑外墙、屋顶、门窗、玻璃幕墙等,有望成为最有发展前途的大面积供电系统。TiO₂介孔薄膜是目前DSC使用最为普遍的光电极材料,在DSC中作为染料的承载体,并起到光生电子接收体和传输体的作用,是决定DSC光电转换性能的关键组分部分。TiO₂介孔薄膜要成为产业化发展和大面积使用的DSC光电极材料,还存在以下问题:1)TiO₂薄膜的制备方法还有待改善,需要一种工艺更简单、更易于控制的制备方法;2)TiO₂薄膜光电极性能波动性有待改善;3)TiO₂薄膜光电极的光电转换效率仍然有待提高。本论文尝试采用非晶态TiO₂介孔薄膜作为DSC光电极材料来解决以上问题。采用四氢呋喃改性CTAB/水/正丁醇/环己烷反胶团微乳液法在常压、50～60℃下合成出尺寸20nm左右、高度分散的球形纳米颗粒,将其胶体前驱液直接涂膜,通过干燥、烧结,成功制备出均匀的非晶态TiO₂介孔薄膜。该制备方法由于无需控制TiO₂的晶体生长过程,因而大大降低了TiO₂纳米颗粒的合成条件;由于从TiO₂的胶体前驱液直接涂膜,在干燥和烧结过程中不会发生开裂、剥落现象,而得到由球形纳米颗粒相互连接形成的均匀TiO₂介孔薄膜,因此大大简化了薄膜的制备工艺。在相同条件下比较测试了非晶态TiO₂介孔薄膜和纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜的染料吸附量以及所组装DSC的光电转换性能指标,如短路光电流（Isc）、开路光电压（Voc）、填充因子（ff）和总光电转换效率（η）。试验结果表明,当薄膜厚度在3～16μm范围内变化时,非晶态TiO₂介孔薄膜的染料吸附量比纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜少1.18～5.76×10-8mol/cm2,该差距随薄膜厚度的增加愈加明显。但是,在染料吸附量小得多的情况下,非晶态TiO₂介孔薄膜光电极却能够产生与纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜光电极相当的Isc,并得到更高的Voc和ff,从而使得其获得较高的η。在相同条件下,非晶态TiO₂介孔薄膜光电极的最大η为5.37%,纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜光电极获得的最大η为4.69%。对比研究了非晶态TiO₂介孔薄膜和纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜的电学性质和光学性质。发现非晶态TiO₂介孔薄膜对可见光具有强散射效应,而纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜对可见光的散射较弱,这使得吸附了染料的非晶态TiO₂薄膜光电极的光利用率高于吸附了染料的纳米晶锐钛矿TiO₂薄膜光电极。此外,采用FTO导电玻璃作为与TiO₂面接触的两极,测试了TiO₂薄膜在光照下的电阻值R。发现在吸附染料的情况下,非晶态TiO₂介孔薄膜的R值比纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜的小一个数量级;在未吸附染料的情况下也得到同样的结果。说明电子在非晶态TiO₂介孔薄膜中输运的效率要高于在纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜中的输运。基于非晶态TiO₂介孔薄膜特殊的光学和电学性质,以及纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜对染料的强吸附性,将两种薄膜复合成双层结构的非晶态/纳米晶TiO₂介孔薄膜,发挥两种薄膜材料各自的优势,使其DSC的总光电转换效率η达到了6.89%,比单独由非晶态TiO₂介孔薄膜和纳米晶锐钛矿TiO₂介孔薄膜组装的DSC的总光电转换效率提高了28%左右。