经济的飞速发展，对能源的需求越来越大，而石油，天然气，煤等资源有限，所以新能源的开发成了一个亟需解决的问题。太阳能作为一种可再生的清洁能源，受到了广泛的重视，太阳能电池应运而生。
上世纪90年代，瑞士科学家发现以纳米多孔TiO2薄膜为半导体电极，加以敏化染料可制备出太阳能电池。这种电池制作简单，使用寿命可达15年以上。这是绿色能源领域的一个突破性的进展。
TiO2太阳能电池属于一种染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池主要由以下几部分组成：纳米多孔半导体电极、染料光敏化剂和对电极；在光阳极、敏化染料与对电极之间填充了起氧化-还原作用的电解液。在可见光光照下，染料分子吸收了光的能量跃迁至激发态，激发态电子与染料光敏化剂相互作用，电子注入导带；通过导电膜流向外电路的对电极形成电流；失去电子的染料分子从电解质中得到电子并恢复成基态，得以再生。染料敏化太阳能电池的成本只是硅基太阳能电池的1/10左右，但是效率却非常高；它的制作工艺比较简单，因此被誉为是最有发展前景的太阳能电池。
TiO2的禁带宽度为3.2eV，具有较高的光催化活性，它可以吸收波长小于380nm的紫外光，将价带中的电子直接激发至导带，传输电子，是一种理想的染料敏化太阳能电池的光阳极材料。但是TiO2无法吸收可见光，因此，需要将TiO2表面进行光敏化，以增大对太阳光的吸收。最常用的方法就是将光敏化染料通过物理或化学方法吸附在光阳极材料表面。纳米TiO2薄膜是目前应用最广泛的一种电极材料，它廉价、无毒害、稳定性好、容易得到、比表面积大，而且光电转化效率高，所以TiO2光阳极薄膜的应用前景十分广阔。但是，致密的TiO2薄膜只能吸附单层的染料分子，染料无法进入膜内，而且薄膜致密的结构也不利于电子的传输，故采用多孔TiO2薄膜作为染料敏化太阳能电池的电极。由于其具有大的比表面积以及规则的孔道结构，有利于染料吸附、电荷分离以及光生载流子的传输，能够大大地改善染料敏化太阳能电池的光电性能。另外，为了进一步提高电池的效率，需要对光阳极薄膜进行进一步的改进，常用的方法是对它进行一些表面修饰、掺杂或表面包覆等过程。例如，利用金属离子进行掺杂，可以减少电子-空穴对的复合，延长电荷的寿命，从而提高电池的光电流。另有报道，对纳米TiO2多孔薄膜表面进行TiCl4的处理可以提高电池的光电性能。进行TiCl4处理后，改善了TiO2多孔薄膜内部颗粒之间的连接，使得内部多孔网络微结构的电子扩散传输增强；同时在薄膜表面覆盖了一层新形成的TiO2，提高了表面密度，增加了染料分子与电极表面的结合力，从而增加了电子的注入效率。(一员)


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。