图2为光合膜发生光合作用的原理

图3为DSSC的工作原理图
 

   电极材料及电解质的研究进展

　　电极材料的研究进展

　　半导体纳米晶多孔膜是光电化学领域中光电转换的前沿和重要基础，它与致密膜的光电传输特性有显著的差别，主要是由于：

　　(1)纳米晶多孔膜材料没有内建电场；

　　(2)电荷在纳米晶多孔膜电极的传输机制不是在内建电场作用下的迁移机制，而是扩散机制；

　　(3)纳米晶多孔材料允许电解质渗透到电极材料内部，形成三维尺度的半导体／电解质界面，增大了比表面，提高了界面电荷的转移速率，效率高。

　　目前，得到充分应用的是纳米TiO2晶多孔膜材料，其他宽带隙半导体材料也有研究，但以TiO2的综合性能最为优越。其制备方法很多，包括溶胶凝胶法、水热反应法、溅射法、醇盐水解法、溅射沉积法、等离子喷涂法和丝网印刷法等。纳米的微TiO2观结构，如粒径、气孔率对太阳能电池的光电转换效率有非常大的影响。粒径太大，染料的吸附率低，不利于光电转换；粒径太小，界面太多，晶界势垒阻碍载流子传输，载流子迁移率低，同样不利于光电转换。对于目前所使用的纳米TiO2，其粒径多数在100nm以下。

　　在TiO2电极的基础上，研究者又做了很多改性的工作。这主要包括：(1)对TiO2进行离子掺杂，掺杂离子能在一定程度上影响TiO2电极材料的能带结构，使其朝有利于电荷分离和转移、提高光电转化效率的方向移动，目前掺杂离子主要是过渡金属离子或者稀土元素；(2)在TiO2纳米晶薄膜表面复合上一定厚度的其他半导体化合物薄膜。常用的半导体化合物有CdS，ZnO，PbS等。复合膜的形成改变TiO2膜中电子的分布，抑制载流子在传导过程中的复合，提高电子传输效率。例如：2001年，北京大学黄春晖等人就通过在TiO2电极表面覆盖一层ZnO膜,使得电池的总光电转化效率较未改性之前提高了27.3％,达到9.8％。

　　除了电极改性以外，电极形貌结构的设计目前一直停留在Gratzel原创时的纳米多孔膜阶段。实际上，有专家指出，垂直于TCO导电玻璃表面的高度有序纳米阵列电极材料可能比现有的多孔电极材料更有优势。其理由是：(1)纳米阵列电极材料增加光子的散射，增加了光子在电极材料中的传输路径，有利于增强光的吸收；(2)纳米阵列电极材料由于具有有序结构，且垂直于电极表面，