该项目执行期间，针对染料敏化半导体薄膜太阳电池阳极及其相关器件的一系列关键制备技术和基本电子传输机制进行了较系统的研究，内容包括二氧化钛纳米薄膜制备技术，光电阳极的表面修饰和异质相掺杂效应，光电子复合和暗电流影响，染料敏化电池封装技术和大尺寸阵列设计，基于染料敏化电池的光晶体管器件等，具体见下列各条目：1)对染料敏化纳米晶TiO<,2>薄膜太阳电池(DSSC)的光阳极进行了不同方法的修饰处理，并研究了它们对DSSC电池的光电转换性能影响，在一系列处理工艺中发现TiCl4水溶液的前后处理是提高DSC电池光电性能的最有效方法。2)研究了具有荧光特性的稀土元素掺杂光电阳极薄膜中对DSSC性能的影响。课题组改变传统的薄膜浸渍工艺，将稀土元素直接掺入TiO<,2>浆料中以形成金属氧化物包覆的半导体电极来进行对比考察。结果表明，适量的掺杂比例(例如0.06%)DSSC的能量转化效率与未掺杂前相比有所提高，随着掺杂比例的增加，电池的开路电压有一定的提高。3)研究了不同TiO<,2>氧化物薄膜厚度对DSSC的光电性能的影响。通过多层丝网印刷，制备了一批具有1-4多层结构的TiO2薄膜，TiO<,2>膜厚分别为：1层为5.0m，2层为13.3m，3层为19.5m，4层为32.2m，通过优化的TiCl<,4>处理工艺和标准的N719染料和I-/I-3电解质将这些薄膜制备成电池样品。随着膜厚的增加电子在DSSC中复合机会，开路光电压逐渐减小，但因吸附染料的量增加，使得电流密度大幅度增加，由于电流增大的量大于光电压减小的量，所以3-4层样品的电流密度与能量转化效率普遍较高。对常规TiCl4处理和阳极结构的DSSC样品，经中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室的标准AM1.5模拟太阳光(中科院沈阳光学精密机械研究所研制)照射检测，3-4层DSSC样品的短路电流密度由单层样品的6.65mA/cm<'2>提高到13.44mA/cm<'2>，增加了两倍。而光电转换效率由单层的3.7%提高到6.3%，达到实用化水平。经过掺杂处理及对电极光反射结构设计可进一步提高该类厚膜DSSC样品的光电转换效率，在标准AM1.5模拟太阳光源(日本进口)照射下，改进后的3-4层样品的光电转换效率达到6.7-7.3%。4)研究了不同阳极薄膜厚度的各向异性的光电转换特性。通常情况下入射光从样品表面垂直入射进行DSSC，课题组考虑到该种光传输途径在阳极表面TiO<,2>层内传输时间和长度是受薄膜厚度决定的，而阳极入射光如设计成从表面侧面入射进入TiO<,2>薄膜时情况显然不同。后者入射光与TiO<,2>表面附注的染料分子相互作用路径和时间皆比前者要长，即太阳光在电池TiO<,2>膜层内的入射光程增大，这可能会使光生电子数增大，同时由于电子从TiO<,2>膜传输到导电玻璃的路线基本不变，从而可望能增大光生电流，进而提高光电电池效率。5)研究了碳纳米管/TiO<,2>纳米复合薄膜光阳极的光电性能。碳纳米管具有良好的电子导电性，TiO<,2>纳米薄膜中的定向排列的碳纳米管可望成为电子的快速通道，从而有效地抑制了光生电子空穴对的复合。6)研制了多个基于染料敏化电池的新型光导器件。课题组注意到染料敏化太阳能电池的电荷分离机制十分独特，通过将两个DSSC共用对电极反串联建立一种新型光电器件，在极其低的工作电压下观察到典型的晶体管行为，从而获得了世界首个染料敏化纳米薄膜的光晶体管。7)研制了具有特殊电极结构和染料组合的DSSC样品，包括两种染料共敏的叠层DSSC和金属基带上的柔性DSSC。8)进行了多种大面积DSSC阵列设计，试制出可供小型电器使用的W串联型的DSSC电池板，输出电压达到为今后较大功率DSSC太阳能电站的设计和开发建立了技术基础。上述一系列工作涉及DSSC阳极制备和性能提高的关键技术，新型DSSC结构和光导器件，光电子传输机理和大面积DSSC阵列设计等多个方面。有不少研究内容在该项目立项之初未能写进任务书(例如柔性DSSC和光晶体管行为等)，但它们确实是非常有意义的工作或因其重要而不得不涉及。这些研究结果对正在发展的第三代薄膜太阳能电池的基础物性的全面理解，对进一步提高DSSC光电性能和将来设计大功率DSSC太阳电站奠定了技术基础。