本课题研究的内容是用于染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells,DSSCs）的TiO₂光阳极材料,旨在突出光阳极中TiO₂致密层（TiO₂compact layer,TCL）的作用,就是为了更好地实现TiO₂纳米棒晶体的定向结晶生长,促进结晶完整性。同时,也是为了降低TiO₂光阳极中的电流损耗,提高光电流强度。故而重点探究了TiO₂致密层对TiO₂纳米棒阵列（TiO₂nanorod array,TNA）的生长、形貌结构和光电性能的综合影响,目的是获得性能良好的TiO₂光阳极薄膜。研究结果表明:1.两次的水热反应有效促进了TiO₂纳米棒沿着（002）晶面的法线方向定向生长,形成了具有良好微观组织结构的TNA薄膜。经过两次循环生长后,TNA薄膜在整个光波带的光吸收显著增强。而且TNA薄膜的光吸收带边发生了红移,尽管位移量较少,但其表明了增加反应次数可以使吸收带边向长波方向移动,从而增强薄膜对可见光的吸收。2.而TCL在提高薄膜致密性的同时还起到了TiO₂籽晶层的作用,有效降低了FTO基底与TiO₂晶体之间的晶格失配率,从而可以在TiO₂籽晶层的基础上更好地实现TiO₂晶体的定向结晶生长。基于TCL生长的TNA薄膜增强了对可见光的利用,减少了TiO₂晶体中的缺陷,使得由缺陷造成的电荷复合中心也随之减少,电子和空穴得到了有效分离,电荷复合率降低,且具有了更好的电荷传输性能,瞬态光电流明显增大。而在具有TCL的基础上,适当增加水热反应时间可以有效改善TiO₂的结晶特性并促进晶体更好地进行定向结晶生长,而光学带隙E_g的减小则能显著增强对太阳光的利用效率。良好的电荷传输及阻止电荷复合的性能也使得TNA薄膜的瞬态光电流达到了最大。3.随后,采用一种两步法在FTO基底上制备了不同厚度的TCL,然后在不同厚度的TCL上成功生长了一层TNA薄膜。结果显示,适当厚度的TCL可以有效改善TNA薄膜的结构形貌和光电性能。通过对基于不同厚度TCL的TNA薄膜的对比分析得知,生长于TCL₂₀上的TNA薄膜表现出了相对更好的综合光电性能,使用其制作的DSSCs也获得了3.3%的光电转换效率（photoelectric conversion efficiency,PCE）。4.在大量的文献研究中,研究人员多是单纯的引入了TCL,而缺乏对TCL的进一步研究。因此,在前述研究的基础上又对不同厚度的Ni掺杂TCL进行了相应研究。结果显示,生长在Ni掺杂TCL上的TNA薄膜的整体性能得到了显著提升。其中,基于Ni:TCL20生长的TNA薄膜表现出了最佳的形貌结构及光电性能,利用此TiO₂光阳极薄膜制备的DSSCs也表现出了更好的光伏性能,不仅PCE提升到了4.42%,而且太阳能电池的时间稳定性也更好。