染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells,DSSC）因其成本低廉、环境友好等特点而备受人们关注,然而当前DSSC的理论效率和实际效率仍然存在一定的差距。从历史来看,研究者们主要通过不断的改善界面厚度及界面结构来提高电池的整体性能,可见“界面”对DSSC的整体性能具有重要作用。然而,目前对DSSC进行界面表征的多种分析手段都未能实现对真实工作状态下DSSC的原位探测。因此,本论文致力于建立一种新的有效的DSSC原位表征技术来研究工作状态下的DSSC界面演变过程,从而为提升DSSC性能提供理论依据及技术支持。共振拉曼散射（Resonance Raman scattering,RRS）光谱作为一种高灵敏的振动光谱,可以提供指纹光谱,还可在无损的条件下,对样品的特定谱带产生极大共振增强。在这篇论文中,我们利用共振拉曼技术原位研究了染料敏化太阳能电池,采用原位实时拉曼采集方式对工作状态下的电池染料与电解液的相互作用进行了分析,同时还讨论了电池效率与共振拉曼光谱的构效关系。本论文主要研究了以下几个内容:1、利用拉曼光谱原位研究非染料敏化的太阳能电池中电解液的演变过程利用阳极氧化法制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列（TiO₂ nanotube arrays,TNA）结构,以KI/I₂为电解液组装无染料敏化的太阳能电池,通过532 nm激光探究太阳能电池在工作状态下的实时拉曼光谱。从分子尺度上明确了TNA界面载流子分离对I₃^-及I₅^-再生的影响。此外,还通过调控激光强度来监测太阳能电池内聚碘化合物（I₅^-）形成与转化过程:（1）在对电池采集原位拉曼光谱的同时监测了电池的电流-时间（I-T）曲线,证明了电池对532 nm激发光具有明显的光电流响应。（2）选取对532 nm激发光具有强烈响应的振动峰(位于约167 cm^-1)为研究对象,讨论了该峰在负载过程中的位移及强度规律。研究发现,该峰强度随着偏压的升高而逐渐减弱,并且峰位逐渐向低波数移动;当施加的偏压接近电池的开路电压(Open circuit voltage,V_oc)时,电池无法自发工作,此峰随之消失。同时发现,归属于I₃^-的峰(位于110 cm^-1)发生了明显的强度变化,而归属为TiO₂的峰(位于146 cm^-1)基本无变化,说明了I₃^-及I₅^-在低于V_oc的条件下可以再生。（3）通过调控激光功率研究了167 cm^-1处峰的峰位及峰强的激光功率依赖效应。另外,利用扫描电子显微镜及X-射线衍射对TNA和光阳极进行了形貌和晶型的表征。本部分工作提出了一种从分子层面原位实时监测工作状态下太阳能电池的技术,并确定了167 cm^-1处峰的来源以及其再生对电池性能的影响,为下一章DSSC的原位探究提供了研究基础。2、利用拉曼光谱原位研究染料敏化太阳能电池中电解液与染料的相互作用以上一部分的研究结果为基础,我们将电池结构进行了进一步升级,即对电池增加了染料敏化的环节,从而利用拉曼光谱对完整的DSSC展开了原位研究。该部分工作除染料外其他组分仍然与第一部分相同,即光阳极采用锐钛矿TNA,染料采用了N719,电解液采用了KI/I₂。随后,利用拉曼光谱原位探究了完整DSSC在工作状态下的电解液与染料之间的相互作用,主要包括:（1）仍然采用上一部分中的原位拉曼光谱法对工作状态下的DSSC进行研究,以N719染料的1535 cm^-1处峰为主要研究对象进行分析讨论。研究发现,染料分子中联吡啶的C=C伸缩振动对负载过程十分敏感。（2）我们还发现170 cm^-1处峰的强度随着偏压的增大而减弱,当偏压升高至接近V_oc（0.6 V）时该峰消失;当施加偏压小于V_oc时,170 cm^-1处峰又重新出现。（3）对DSSC进行了激光功率调控测试发现N719染料中联吡啶的C=C伸缩振动峰对激光功率呈现出明显的依赖性,即随着激光功率的增加峰的位移向低波数移动,随着激光功率的降低峰的位移随之向高波数移动,这种可逆的激光功率依赖性表明工作状态下的DSSC中N719染料具有可再生性（未组成DSSC的电极不存在这种可逆的依赖性）。（4）利用DSSC的原位拉曼光谱成像证明了拉曼检测的重复性和重现性。3、高效电解液对DSSC原位拉曼光谱的影响上一部分研究中仅采用了一种电解液成分,即KI/I₂。这一部分通过改变电解液成分研究了分别含有KI/I₂、Et36及Et23电解液成分的DSSC,讨论了电池性能与拉曼光谱的关系。研究发现,电池的光电转换效率与DSSC的N719染料的拉曼峰位之间存在一定的依赖关系,具体为随着转换效率的增大,N719的C=C振动随之向低波数移动。