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对于染料敏化太阳能电池(DSCs),其光阳极薄膜材料起到负载染料和传输电子双重作用,是DSC的核心部分,优化薄膜材料的结构可系统的提高电池的光电转化效率。本文采用火焰喷雾热解过程,通过优化火焰温度场,有效实现了核壳型纳米结构和杂质离子均匀掺杂的纳米粉体,制备了氧化钛/氧化锡核壳结构、氧化锌/氧化锡核壳结构及钽掺杂二氧化钛三种光阳极材料。采用火焰喷雾热解法,以钛酸四丁酯为钛源,四氯化锡为锡源,分别进料,通过控制气体及前驱体浓度,首次将SnO2沉积生长在TiO2纳米晶体上,形成粒径约为60nm的TiO2/SnO2核壳结构纳米颗粒。并研究了反应温度、停留时间及进料模式对制备的TSN结构的影响。将其作为光阳极材料应用于DSC中,结果表明该结构能显著提高光生电子注入效率及电子的传输速率,抑制光生电子与电解质及染料阳离子的复合,提高了电池的短路电流,可获得高达7.87%的光电转化效率,较TiO2电极和SnO2电极分别提高了16.0%和368.5%。采用火焰喷雾热解法,以醋酸锌为钛源,四氯化锡为锡源,分别进料,合成了粒径为60-80nm的ZnO/SnO2核壳结构纳米颗粒。利用颗粒具有较好的化学稳定性及电子传输速率,将其作为光阳极材料,结果表明该结构可有效避免染料与ZnO之间的反应及团聚,且异质结构提高了氧化锌的费米能级,降低了电子与染料阳离子的复合几率,组装的器件获得2.96%的光电转化效率,较ZnO电极材料提高了88.54%。采用用火焰喷雾热解法,以钛酸四丁酯为钛源,五氯化钽为钽源,将钽离子均匀的掺杂在TiO2纳米颗粒中,制备了锐钛相与金红石相混相的钽掺杂二氧化钛纳米颗粒。研究表明,五价钽离子的引入增加了电子浓度,使得开路电势负移。且五价钽离子可有效促进电子与空穴对的分离,抑制光生电子的复合,提高了电池的短路电流。组装成电池后,研究了不同掺杂含量对于电池性能的影响。结果表明,生成的氧空位缺陷使费米能级发生正移,电子注入的增强使组装电池器件的光电转换效率显著提高,达到了8.66%。