中文摘要：

染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制作工艺简单、成本低廉、对环境友好等优点而成为当前研究的热点。传统的纳米多孔膜DSSC电极由于电荷传输速率慢和界面复合损失严重，导致光阳极载流子收集效率低，阻碍了DSSC效率的进一步提高。针对该瓶颈问题，我们提出了基于电子"高速公路网络"的光阳极结构1）使用具有高电子扩散系数和高电导率的一维纳米材料（钛和银的纳米线以及电纺丝制备的一维ZnO、SnO2纳米线）形成电子传输的"高速公路网络"或者利用商用的多孔钛作为"高速公路网络"；2）在其上包覆如TiO2，ZnO等材料以达到吸附染料、注入电子的作用，同时所形成的核壳结构可以减小界面复合；3）为了保证足够大的比表面积，所用的一维纳米材料的尺寸控制为30 nm× 20?100 μm。该研究方案着眼于解决当前DSSC光阳极研究的瓶颈问题，以提高DSSC载流子收集效率并最终为突破DSSC能量转换效率探索可行的途径。

结论摘要：

光阳极是染料敏化太阳能电池重要的组成部分，其材料及结构对电池的光电转化效率有直接的影响。传统纳米多孔电极将染料吸附量提高到相同条件下体材料的1000倍以上，保证了足够的光吸收。但光生电子在半导体导带中扩散的过程中要经历大量的晶界，俘获-反俘获及缺陷等因素导致复合严重，结果是载流子收集效率低，制约了光电转换效率的提高。一维纳米材料可为电子提供直接的传输通道，因此被称为电子“高速公路传输网络”。基于此，本项目提出以下研究思路使用具有高电子扩散系数的一维纳米材料搭建电子传输的“高速公路网络”；在“高速公路网络”上包覆TiO2、ZnO等材料以实现吸附染料、注入电子的作用，同时所形成的核壳结构可以减小界面复合。项目通过水热法和电纺丝法成功制备了具有高电子迁移率的ZnO和SnO2一维纳米材料，以其搭建了电子传输“高速公路网络”，显著提升了电子收集效率。并进一步通过外延包覆等手段制备了核壳结构，结果显示有效抑制了载流子复合。主要成果有（1）制备了ZnO纳米线-TiO2核壳结构光阳极以及ZnO纳米团簇-TiO2核壳结构光阳极，并测试了电池性能。实验表明，多孔ZnO可以增加比表面积，从而增加染料吸附；ZnO纳米团簇以其特殊的结构增强了光的吸收。通过在ZnO表面包覆一层TiO2，在一定程度上解决了ZnO在染料溶液中的不稳定性。最终，ZnO-TiO2核壳结构表现出比商用ZnO纳米晶优异的电化学性能。（2）项目成功制备了SnO2核材料，并采用液相外延生长的方法制备了SnO2-二氧化钛核壳异质结构。在这部分工作中，我们首次利用电纺丝方法得到了SnO2纳米管，通过测试SnO2纳米线/纳米管-二氧化钛核壳结构电极的电池性能，由实验结果可知，SnO2纳米管-二氧化钛核壳结构电极的光电转化效率为5.11%，比P25基电极的转化效率提高了6%。（3）并通过改进了电纺丝和液相外延生长的方法，制备了树枝状超细SnO2纳米线- TiO2核壳异质结构。实验结果表面，树枝状超细SnO2纳米线- TiO2核壳异质结构基的染料敏化太阳能电池效率高达7.06%，比TiO2纳米晶P25电极（5.04%）的效率增加了40%。（4）为了增强薄膜的光吸收，我们用液相合成制备了SnO2空心纳米球- TiO2核壳结构，实验结果显示，SnO2空心纳米球- TiO2核壳结构光阳极电池的能量转换效率可达到6.54%，说明通过合理的