1  染料敏化纳米晶太阳电池的进展
20世纪70年代起，科学家们认识到染料敏化半导体与植物的光合作用原理非常类似，从而可能制成太阳电池，开始了染料敏化在光电方面的研究。1991年瑞士洛桑高等工业学院教授等首次将纳米晶多孔TiO2电极引入到染料敏化电极的研究，无掺杂的纳米晶宽带隙半导体组成了海绵式的多孔网络结构，使得它们的总表面积远远大于其几何面积，可以增大约1000~2000倍，如此大表面吸引的单层染料可以有效地吸收阳光，并在《自然》‘Nature’杂志上首次报道其在AM1.5条件下的光转化效率为7.1%。又于2001年合成了黑染料，其吸收光谱的阈值达920nm，光电转换效率达到10.4%。其后，他们又在N3染料分子的基础上改进合成了N719染料，使染料能够自组装地吸附到电极上，使开路电压提高50~100mV，光电转换效率达到10.6%。
由于染料敏化纳米晶太阳电池（DSSC电池）制作工艺简单，成本低廉（预计只有晶体硅太阳电池成本的1/10~1/5），引起了各国科研工作者的极大关注，使人们看到了染料敏化太阳电池的应用前景。
2染料敏化太阳电池的结构和工作原理
染料敏化太阳电池与传统的硅太阳电池原理不同，由于TiO2的带隙为3.2eV，不能被可见光激发，因此需要通过染料或无机窄带隙半导体敏化宽带隙半导体材料（如TiO2等）制成染料敏化太阳电池，其原理类似于自然界中植物的光合作用，是人类第一次在分子水平上将太阳能转换为电能，也是第一个接近商业应用的“人工分子机器”的典范。
染料敏化纳米晶太阳电池的结构示意如图1所示。在透明导电玻璃（TCO）上镀一层多孔纳米晶氧化物薄膜（通常是TiO2），热处理后吸附上起电荷分离作用的单层染料构成光阳极，对电极内镀有催化剂（如铂、碳等）的导电玻璃构成，中间充有具有氧化还原作用的电解液（如含 的有机溶剂），经密封剂封装后，从电极引出导线。
DSSC电池的工作原理是当入射光照射到电极上时，染料分子吸收光子而跃迁到激发态S*，由于激发态不稳定，释放的电子很快注入到的TiO2的导带上，导电玻璃收集电子后通过外电路回到对电极，产生电流。被氧化的燃料分子S*通过电解液扩散过来的还源回到基态S，使染料分子得到再生，被氧化为，由解质扩散到电极（阴极）被电子还原成，然后DSSC电池在光作用下将进行下一个循环。
3  固态染料敏化太阳电池
对于全固态太阳能电池来说，目前最常用的是型半导体、导电聚合物、离子液体/胶态电解质等取代液态电解质作为空穴传输材料。
1998年首次报道其应用在DSSC电池上的效率为3.2%，得到了单色光电转换效率达到33%，引起了人们对固态空穴传输材料，其效率达到3.8%。Toshiba等用胶态电解质制备了准固态DSSC电池，报道效率是7.3%。现在，越来越多在有机电致发光中用到的空穴传输材料如芳香族笨胺化合物等应用于固态太阳能电池的研制。
4   DSSC电池的产业化前景
与晶体硅太阳电池相比，DSSC电池的突出优点是：
(1)DSSC电池所用的氧化钛是无毒的，且成本低廉，预计只有晶体硅太阳电池成本的1/10~1/5。
(2)DSSC电池效率转换方面基本不受温度影响。
(3)光的利用率高，对光线的入射角度不敏感，可充分利用折射光和反射光，同时对光阴影响不敏感。
Solaron ix SA公司用工业化原料和方法制备了第一个45cm×45cm的大面积DSSC电池组件。STI（原澳洲可持续科技公司）是世界上第一个将商业化的DSSC电池组件应用到纽卡斯尔的澳洲科学及工业研究机构的建筑上，总面积200m2。日本东芝公司于2000年3月宣布用固态电解质取代染料敏化太阳电池中的液态电解质，可以获得7.3%的效率，解决了由于液态电解质密封困难而限制DSSC电池产业化的一个重大难题，同时这种电池可以用塑料为衬底制成柔性电池，使它将有更广泛的用途。
The  Solar Center ()在1996年研究DSSC电池未来产业化的前景，薄膜电池由于其可以低成本大规模生产可能成为下一代主要的太阳电池生产技术。他们认为DSSC电池将研发目标锁定在室内应用上，因为效率要求不高，没有室外电池所处的环境恶劣。在未来的发展中，DSSC电池要进一步提高性能，产业化效率要超过10%，进一步降低生产成本，以提高竞争力。

摘自《太阳能光伏发电技术》沈辉，曾祖勤主编。