本文以染料敏化太阳电池(DSC)为研究对象,通过对介孔TiO2薄膜电极的优化、设计与制备了具有不同组成和微观结构的薄膜电极,利用C106染料对其进行敏化,组装太阳电池,并测试评价其光电性能参数。采用紫外-可见吸收光谱研究了光阳极的光俘获性能,并利用瞬态光电压电流衰减和电化学阻抗分析技术进一步深入研究了纳米TiO2/电解质界面的电荷分离和复合,以及电荷传输和收集微观动力学机理。包括以下两个部分:(1)利用溶胶-凝胶法与水热晶化技术相结合可控合成平均粒径为12 nm的锐钛矿型TiO2纳米晶,制作基于不同厚度的介孔TiO2薄膜电极的DSC。研究结果表明,介孔TiO2薄膜厚度在2.1~9.8μm范围内,随着薄膜厚度的增加,染料分子吸附量增大,从而增强了光俘获能力,虽然开路光电压有所下降,但短路电流密度大幅提升,且电子寿命和电子扩散系数增大,改善DSC的性能参数,提高了太阳电池的功率转换效率。但当薄膜厚度超过9.8μm继续增加,电子传输路径增长、TiO2薄膜内陷阱态急剧增加和电荷复合速率上升等,致使光阳极的电子传输和收集性能下降,反而限制DSC功率转换效率的提升。(2)利用水热合成法制备平均内直径约为5 nm,外直径约为8 nm以及长度范围是200~400 nm的一维Ti O2-B纳米管,将TiO2-B纳米管以不同添加比例与TiO2纳米晶混合,制备纳米管/纳米晶复合结构薄膜电极的DSC。研究探讨了一维TiO2-B纳米管的添加对DSC电子传输性能的影响。控制纳米管的添加量,基于纳米管/纳米晶复合结构薄膜电极与纯TiO2纳米晶电极的DSC相比,一维TiO2-B纳米管的添加,使薄膜电极具有高的表面积,而DSC仍然保持较大的短路电流密度的同时,提高其开路光电压。一维纳米管为电子传输提供了更为直接的路径,降低电子在TiO2/电解质界面的复合速率,延长电子寿命,增加扩散长度,有效促进电子传输性能,进而提高了DSC的光电性能。