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染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种成本低、工艺简单、光电转化效率高的新型光化学太阳能电池，具有很好的应用前景。由半导体TiO2制备的光阳极对DSSC性能影响较大。本论文通过不同方法制备出不同结构，不同晶型的TiO2，结合其它结构TiO2，优化制备光阳极以提高对光的吸收利用，从而提高DSSC的光电效率。另外，对大面积DSSC组件的开发也进行了设计、制作和优化研究。 本论文主要工作可概括为以下几个部分: 在NH4F与H2O2体系中，以TiCl4为钛源，通过一步水热法制备出空心锐钛矿型TiO2微球。微球球壳分为两层，内层由纳米粒子组成，外层则由高暴露(101)面的单晶纳米片组成。分析表明，H2O2分解产生O2作为形成空心微球的软模板;而F离子则作为晶面控制剂和刻蚀剂，根据各向异性刻蚀原理，HF会优先刻蚀(001)面留下(101)晶面，同时形成楔形通道。由于H2O2和NH4F的协同作用，使TiO2生长成具有大孔道的空心微球。将空心微球应用于DSSC，由于其优异的光散射，电子传输及染料吸附能力，结合商业化P25优化制备DSSC光阳极，组装成器件后光电效率达到8.07％，比P25制备的DSSC光电效率高出18.5％。 配制TiCl4冰水溶液，通过水解制备出金红石型TiO2微球。根据光的全反射原理以及金红石型TiO2折射率高于锐钛矿型TiO2折射率，选用金红石型TiO2微球和20 nm锐钛矿型TiO2纳米晶首次制备出折射率为低-高-低结构的新型DSSC光阳极薄膜，由于其高效的陷光能力，组装成DSSC后光电转化效率高达10.05％，而使用传统双层结构薄膜制备的DSSC光电性能只有8.54％。 使用P25直接制备50 cm2 DSSC，光电转化效率为0.4％（近似值）。使用水热法制备出锐钛矿型TiO2纳米晶，制作小面积DSSC的光电转化效率达到8.24％，制备面积为7.36 cm2的单条DSSC，效率稳定在3％左右，老化测试表明其稳定性很高。基于单条电池工艺制备串联和并联的DSSC组件，其光电转化效率分别达到2.42％和2.41％。经过优化改进后，面积为6.8 cm2的单条DSSC光电转化效率可以到达3.99％，而串联DSSC组件的光电转化效率达到3.86％。