本文运用溶胶.凝胶法制备得到稳定的适合于涂膜的TiO2溶胶,并考察了一系列制备过程参数对溶胶性能的影响。结果表明,室温下制备具有合适粒径大小的稳定TiO2溶胶的优化工艺条件为：钛酸丁酯:乙酰丙酮:无水乙醇:去离子水:硝酸=1:0.2:6:1:0.1(体积比),pH=3。将得到的TiO2溶胶分别用溶胶旋涂法和粉末涂覆法来制备染料敏化太阳能电池的纳米晶TiO2薄膜电极,XRD、SEM等表征结果显示,粉末涂覆法要优于溶胶旋涂法。 本文利用分别从南瓜、越橘果、紫草根、凤仙花红色花瓣、蚕沙以及竹叶等6种不同的原料中提取的6种天然色素作为染料敏化剂,对纳米晶TiO2薄膜电极进行敏化,并研究各自的敏化性能。结果显示,6种天然色素的敏化性能依次为越橘红色素>蚕沙叶绿素>凤仙花红色素>竹叶色素>南瓜黄色素>紫草色素,其中越橘红色素敏化太阳能电池的开路电压、短路电流、光电转换效率以及填充因子分别达到了459.5 mV、1.6016mA/cm2、0.4916％和66.80％。使用TiCl4溶液对TiO2薄膜电极进行表面处理后,改变了薄膜表面的晶型结构,改善了纳米晶多孔网络微结构,可以在纯度不高的TiO2核外面包覆一层高纯的TiO2,从而增强了纳米TiO2颗粒间的电接触,减少电荷复合几率,提高了光电子传输效率,使得电池的开路电压、短路电流、填充因子都有所提高,最终提高了电池的光电转换总效率。 本文利用筛选出来的敏化性能较好的越橘红色素、蚕沙叶绿素和凤仙花红色素这三种色素,分别采用混合协同敏化法和逐个协同敏化法这两种方法来研究天然染料的协同敏化性能。结果显示,采用混合协同敏化法对光阳极进行敏化时存在着竞争吸附,影响了吸附性能较差的色素在电极上的吸附,因此协同敏化后电极光响应范围的拓宽也非常有限；逐个协同敏化法中先用吸附性能较好的色素对光阳极进行敏化,然后再用吸附性能较差的色素对光阳极进行敏化,制备得到的太阳能电池性能不理想也属于这种情况。逐个协同敏化法中先用吸附性能较差的色素对光阳极进行敏化,然后再用吸附性能较好的色素对光阳极进行敏化,制备得到的电极的光响应范围得到了较大的拓宽,但是并不是所有能拓宽电极的光响应范围的两种染料共同敏化的太阳能电池的性能都能提高,只有具有协同作用的两种色素敏化的太阳能电池的性能才有提高,如蚕沙叶绿素-凤仙花红色素-TiO2薄膜型太阳能电池,其短路电流、填充因子以及光电转换效率分别是蚕沙叶绿素和凤仙花红色素单独敏化时的1.28倍、1.23倍、1.55倍和1.33倍、1.28倍、2.65倍。 本论文选用了不同种类的天然色素作为染料敏化剂,对它们单独的敏化性能进行了研究,并从中选出三种敏化性能较好的分别属于不同种类的色素作为染料敏化剂,模拟自然界中天然色素间的协同敏化方式,对它们进行协同敏化性能、机理和制备工艺的探索性研究。本文的工作不仅对于揭示染料协同敏化的机理具有重要的理论意义,而且对于推动染料敏化太阳能电池朝着稳定、高效、廉价、实用的方向迈进具有重要的参考价值。