TiO2基染料敏化太阳能电池的基本原理如图1所示,当太阳光照射到光阳极时，吸附在TiO2上的染料吸收光后由基态跃迁到激发态，释放出的电子注入到二氧化钛薄膜的导带中，注入后的电子由二氧化钛导带传到导电玻璃上而聚集，然后经由外电路传输到对电极，电子在对电极表面与 离子发生反应, 生成还原态电解质（ 离子）。激发态的染料分子则被 离子还原，实现染料分子再生，从而完成了一个光电化学反应循环。但是在反应过程中会存在两个复合反应：（1）导带中的部分电子直接与激发态的染料复合；（2）导带中还有部分电子在传输过程中和电解液中的 离子复合。两个复合反应在一定程度上影响了电池的光电转换效率。

图1  TiO2基染料敏化太阳能电池原理图

2. TiO2基染料敏化太阳能电池光阳极结构的分类及其对电池性能的影响

2.1 TiO2纳米颗粒对DSSC的影响分析

2.1.1 TiO2纳米颗粒的制备方法

TIO2纳米颗粒具有化学性质稳定、较好的光催化性、对坏境无污染、成本低廉等优点，在多个领域得到普遍的应用。目前制备纳米TIO2颗粒方法有多种，可以简单概括为:气相法、液相法[3,4]、固相法。

气相法可分为物理气相沉积法和化学气相沉积法，其中物理气相沉积法是指通过一系列物理方法使原材料加热变为成气态，再冷却凝聚成纳米颗粒的方法。化学气相沉积法是将金属化合物蒸发后变为气态，然后在气相状态下发生一系列化学反应，最终快速冷凝析出纳米颗粒的方法。气相法常用TiCl4作为源来制备纳米颗粒，经过调查探究，制备出纳米TiO2颗粒的尺寸与O2加热温度有关，如果温度越高，得到的二氧化钛的颗粒会变小，颗粒大小分布也会比较集中。用气相法制备出的纳米TiO2颗粒通常具有颗粒尺寸小、分布集中、掺杂度较低等优点，因而其化学性质及其分散性都呈现优良的一面，但缺点是生产效率低，制备成本高。

液相法:有水热法、溶剂热法、微乳液法、溶胶-凝胶法以及沉淀法等。水热法利用的原理是在高温高压下反应物的溶解度会增大。将发应物物放置于高温高压的环境中，在所控制的温度和压强下溶解于水，最后利用重结晶形成TiO2纳米颗粒。水热法的优点是制备出的纳米颗粒粒度小、掺杂度低，然而也有缺点，它需要在高温、高压的环境下制备，因而需要耗损很多的能源物质且对生产所需仪器的质量要求高，造成制作成本高，在实际上产中使用较少。溶剂热法利用的是的溶液是有机溶剂，而水热法利用的是水，除此之外，溶剂热法制备纳米TiO2与水热法原理基本一样，溶剂热法同样可以得到颗粒粒度小、大小均匀的高结晶度颗粒，我们可以选择不同沸点的有机溶剂，相比水热法，溶剂热法可以让溶剂上升到更高温度，成更多不同尺寸大小、结构的纳米颗粒来满足我们的更多需求。目前在工业上常用溶胶-凝胶法来制备TiO2纳米颗粒。在整个制备过程中以钛金属醇盐等无机钛盐为源，以无机乙醇等醇类作为有机溶剂，然后经均匀混合后，通过水解、缩聚等过程，由溶胶变为凝胶，再经过热处理使无规则的干凝胶变为有良好晶型的纳米颗粒。溶胶-凝胶法可以制备出粒度小、尺寸分布均匀的TiO2纳米颗粒且在水溶液及其它有机溶剂中的分散性良好，生产操作简单等优点成为目前制备纳米TiO2颗粒的常用制备方式之一。

固相法:用机械的方式将块状固体切割成更小的颗粒，或着利用固-固化学反应来制备纳米颗粒。固相法的优点在于操作容易，而缺点为固相法制得的颗粒较大、纯度低且分布不均匀，在生产的过程中需要消耗大量能量，因而在实际生产中使用较少。