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提高纳晶薄膜的光吸收效率对染料敏化太阳能电池的光电转换效率有重要影响。本论文从理论模拟和实验研究两个方面对光电性能、光散射性能与纳晶薄膜微结构之间的关系进行研究。通过添加球型大颗粒、纳米管、空气大孔等不同类型的光散射中心为主要手段，制备了不同微结构薄膜电极并对它们的光电性能和光散射性能进行比较研究：
1以四通量模型和线性扩散理论为基础计算了含有不同粒径颗粒不同结构纳晶膜的光散射特性和氧化还原离子的传质过程。透明散射双层膜结合了透明膜和散射膜的优点，有高的光吸收效率。在吸光效率相同的情况下，引入散射中心和背反射层都可使纳晶薄膜的膜厚明显减薄。膜厚减薄有助于降低浓差极化造成的过电位损失，提高扩散极限电流，对于I-3/I-扩散系数小的凝胶和固态电解质体系的作用更为明显。
2采用超声和水热法联合的技术制备TiO2纳米管，采用XRD，SEM和TEM表征纳米管产物。并研究了不同前驱物、超声功率、超声时间对形成TiO2纳米管的影响以及纳米管形成机理。
3设计并制备了以空气大孔作为光散射中心的新型TiO2纳晶薄膜电极，研究了孔径、孔密度、膜结构对光散射性能的影响。比较了分别以大颗粒TiO2，纳米管TiO2和空气大孔作为光散射中心制备TiO2纳晶薄膜电极的光散射性能的差异。4与小颗粒透明薄膜比较，经过优化的各种类型散射膜由于光散射性能的增强导致染料分子吸光几率增加，提高了IPCE和光电转换效率，其中以新型200nm大孔散射薄膜的综合性能最好。