自1954年单晶硅太阳电池发明以来，光伏发电解决能源问题给予人们很大希望。目前，市场上比较常见且技术较为成熟的是硅基太阳电池，其最高转化效率可达25％左右。经过几十年的发展，其它类型太阳电池，包括染料敏化太阳电池(DSSC)、聚合物太阳电池、量子点敏化太阳电池(QDSSC)、无机固态太阳电池，尤其是近几年出现的钙钛矿太阳电池(PSC)均已经取得了很大的进展。　　纳米TiO2因其具有合适的禁带宽度(3.2 eV)、良好的光电化学稳定性、低廉的价格、无毒、抗腐蚀性和易牢固吸附染料等优点，目前仍是作为应用于光伏器件中最主要的半导体氧化物材料。作为电池中重要的组成部分，TiO2的主要作用为:作为空穴阻挡层以阻止空穴与电子的复合;接收电子并为电子传输提供直接或间接通道，如在染料敏化太阳能电池中;有时也起到骨架层的作用以吸附光敏化剂，如钙钛矿太阳电池中的多孔层。纳米TiO2的物理化学性质不但跟尺寸相关，而且与其形貌、内部电子结构和表面环境等相关。对于大部分太阳电池来说，最初都使用粒径较小的纳米颗粒，包括商业化P25等，粒径均在20-30纳米，如DSSC、PSC和QDSSC，随后陆续出现了更大的尺寸甚至到亚微米球、微米球等，如DSSC中的光散射层。粒径不同，纳米TiO2性质不同，相应的器件性能也不同;而且不同的器件中，对TiO2的尺寸要求也不相同。为此，对不同尺寸的纳米TiO2合成及相应的制备方法进行研究，同时对不同尺寸纳米颗粒与电池光电性能关系进行系统研究意义重大。　　本文的主要研究工作是不同尺寸纳米TiO2材料的制备方法研究、尺寸效应及其在太阳电池中的应用。先期详细研究了不同实验条件(时间、温度、pH)对纳米TiO2生长过程及形貌的的影响，作为制备粒径可调纳米TiO2的依据;其次，通过调节不同的钛源、溶剂以及表面活性剂，在较低的水热温度和较短的时间条件下进行反应获得了不同尺寸、不同形貌和不同结晶性的纳米二氧化钛，包括纳TiO2颗粒和TiO2多级结构，详细研究了不同形貌纳米的光利用和表面态分布等性能;最后将不同结构的纳米TiO2制作成太阳电池的光阳极，研究了不同尺寸及形貌的纳米材料对太阳电池（主要是染料敏化太阳电池DSC和钙钛矿太阳电池PSC）性能的影响规律。特别是后期结合国际上的最新研究进展，开展的基于纳米TiO2分级结构微米球的研究工作，对进一步提升太阳电池光伏性能提供了思路。通过本论文的研究工作的开展，对基于TiO2纳米结构材料在新型太阳电池中的应用及其对太阳电池性能的影响规律提供了很好的参考价值。