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染料敏化太阳能电池因其制备成本低、光电转化效率高以及电池结构的可设计性强等优点，被认为是最有潜力的太阳能光电转化器件之一。传统的染料敏化太阳能电池是基于锐钛矿TiO2纳米颗粒膜光阳极。虽然，以TiO2纳米颗粒膜为光阳极的染料敏化太阳能电池已经取得了～12％的光电转化效率，但是无序的纳米颗粒膜致使光生电子的复合问题严重，不利于电池性能的进一步提高。一维阵列结构的TiO2纳米材料可提供直接的电子传输路径，有利于改善电子的传输以及提高电子在导电基底的收集效率，从而有望进一步提高染料敏化太阳能电池的效率。 在一维TiO2纳米阵列结构中，一维金红石TiO2纳米棒阵列具有一系列优异的特性，如化学稳定性好、通过低温水热法即可制备晶型良好的纳米棒阵列、制备操作简单且成本低以及可在多种基底上直接生长等，可成为一种很有应用潜力的染料敏化太阳能电池光阳极材料。然而，目前基于这类光阳极的染料敏化电池效率仍然较低，主要归因于金红石TiO2纳米棒阵列的比表面积过低。因此，在透明导电玻璃基底上制备高比表面积的金红石TiO2纳米棒阵列对于进一步提高染料敏化电池性能具有重要意义。 本论文的研究工作主要是发展了一种构筑高比表面积金红石TiO2纳米棒阵列光阳极的方法，并将所制备的高性能光阳极应用在染料敏化太阳能电池中，试图能显著提高电池的光电转化效率。主要研究成果如下: (1)采用水热法直接在FTO（F掺杂的SnO2导电玻璃）基底表面制备了排列致密的单晶金红石TiO2纳米棒阵列光阳极，并引入一种化学刻蚀方法以提高金红石TiO2纳米棒阵列的比表面积。系统地研究了不同的水热反应和化学刻蚀参数对纳米棒阵列结构的影响。实验表明，刻蚀处理可有效提高金红石TiO2纳米棒阵列的比表面积，并可增强膜层与基底之间的结合力。基于～8.3μm纳米棒阵列光阳极的染料敏化电池效率达到了5.94％，而同样条件下未刻蚀处理的光阳极的电池效率仅为1.30％。 (2)发展了一种FTO基底表面预处理方法，有效解决了金红石TiO2纳米棒阵列膜与FTO基底之间结合力弱的技术问题，并且首次通过水热法在FTO基底表面制备了膜层厚度～30μm的金红石TiO2纳米棒阵列。实验表明，通过更新水热溶液和多次水热生长，在FTO基底表面成功制备了膜层厚度达～74μm的金红石TiO2纳米棒阵列。此外，本研究工作还发展了一种快速生长金红石TiO2纳米棒的新方法，即在180℃下水热3h即可在FTO基底上生长～15μm的金红石TiO2纳米棒阵列。系统地考察了不同化学刻蚀时间对～21μm厚膜层形貌及比表面积的影响。实验表明，化学刻蚀处理可有效制备高比表面积多孔状的金红石TiO2纳米棒阵列膜。将所制备的样品应用在染料敏化太阳能电池中，优化后的电池效率达到了7.91％，这是目前国际上基于一维金红石TiO2纳米棒阵列光阳极的染料敏化电池所取得的最高效率之一。