染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells,DSSCs）作为第三代太阳能电池的典型代表,由于其具有成本低、环境友好、工艺简单等优点,而备受关注。光阳极是DSSCs的重要组成部分,其品质的优劣将会极大的影响电池的性能。虽然基于TiO₂纳米晶薄膜的DSSCs已经取得了一定的光电转化效率（photoelectric conversion efficiency,PCE）,但是单纯的TiO₂纳米晶薄膜存在着光散射能力低且载流子复合大的缺点。因此,可以制备三维分级TiO₂结构来替代TiO₂纳米晶,以提升光阳极薄膜的光散射能力,降低载流子复合,从而显著的提高DSSCs的性能。本文采用简单的一步水热法合成了分级海胆状氧化钛微球（Urchin-like TiO₂hierarchical microspheres,UTHMs）,其比表面积可达331 m²g^-1。通过SEM、TEM、XRD和BET等表征手段对所合成的微球的形貌、晶型和比表面积等进行了系统的表征。进一步地,将UTHMs应用于DSSCs的光阳极,组装DSSCs,并对其进行光伏特性（J-V）、光谱响应特性（IPCE）以及染料负载量等表征测试。结果表明,UTHMs能够显著提升光阳极对染料的负载量以及光阳极的散射能力。与基于TiO₂纳米晶薄膜的DSSCs相比,基于UTHMs薄膜DSSCs的PCE提高了17.5%。为了进一步提高DSSCs的性能,在UTHMs的表面原位吸附贵金属金（Au）纳米颗粒,合成出Au/TiO₂分级海胆状复合微球（Au-UTHMs）,以期利用贵金属的局域表面等离子体激元效应（LSPR）来增强光阳极对光的吸收,从而提高电池的PCE。将Au-UTHMs与UTHMs按一系列不同比例进行参比制备出复合光阳极薄膜。对电池进行J-V、IPCE等表征测试,并进行对比研究,发现当Au-UTHMs/UTHMs的混合比为2wt%时,电池取得了最佳的PCE（7.21%）,与基于UTHMs薄膜的电池（6.10%）相比提高了18%。