硅基太阳能电池虽然转换效率高（目前为25%，已接近理论极限效率31%），但工艺复杂，材料纯度要求苛刻，造成材料成本高，能量回收周期长，因此开发价格低廉、光电转换效率高的新型太阳能电池具有十分重要的战略意义。1991年瑞士Grätzel研究小组发明的纳米晶TiO2染料敏化太阳能电池（Grätzel电池）具有理论转换效率高、制备工艺简单、原料来源丰富、成本低等优点。该电池的工作原理（图1）为吸附在TiO2表面的敏化剂吸收太阳光，产生的光生电子很快注入到TiO2的导带，并传输到导电基底（TCO）流到外电路中，氧化态的染料分子被电解质中的氧化还原对再生，从而使太阳能电池能够持续发电。目前使用的敏化剂主要包括有机染料和半导体量子点。
图1 纳米晶太阳能电池的工作原理
实验室在量子点敏化太阳能电池和染料敏化太阳能电池方面已有大量的工作积累。建立了水热法合成纳米TiO2胶体颗粒和多孔光阳极薄膜的全套工艺和基本设备，在量子点的合成和修饰、量子点的负载、TiO2电极的表面修饰包缚、TiO2纳米管阵列的制备、离子液体复合电解质、有机/无机杂化电解质、有机凝胶电解质、氮掺杂TiO2电极在染料敏化太阳能电池中的应用方面做了较多的研究工作，制备的小面积染料敏化太阳能电池最高转换效率已经达到9.42%（图2）。同时，在大面积电池制备和封装工艺方面也取得较大进展，解决了液体电解质大面积染料敏化太阳能电池的连接和封装技术问题，制备的大面积染料敏化太阳能电池（图3）光电转换效率大于5％（自然光，1000W/m2，室温）。该项目先后得到国家自然科学基金和中国博士后基金的资助，课题组已在国内外期刊上发表SCI论文7篇，申请专利授权2项。
图3. 大面积染料敏化太阳能电池
发表的论文：
[1]Enhanced Photoelectric Conversion of Dye-sensitized Solar Cell by Addition of Inorganic Particles. Chinese Journal of Chemical Physics, 2007, 20, 816-820.
[2]Enhanced Energy Conversion Efficiency of TiO2 Electrode Modified with WO3 in Dye-sensitized Solar Cells. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2008, 195: 144-150
[3]Titania surface modification and Photovoltaic performance with tungsten oxide. Applied Surface Science, 2008, 254: 3391-3396.
[4]Enhancing the Photoelectric Conversion of Dye-Sensitized Solar Cell via Nitrogen-Doped Nanocrystalline Titania Electrode. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 10(2010) 7698-7702.
[5]Electrochemical characterization and photovoltaic performance of the binary ionic liquid electrolyte of 1-methyl-3-propylimidazolium iodide and 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate for dye-sensitized solar cells. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 212 (2010) 147–152.
[6]Improved dye-sensitized solar cells by composite ionic liquid electrolyte incorporating layered titanium phosphate. Solar Energy 84 (2010) 854–859.
[7]Promoting Effect of Layered Titanium Phosphate on the Electrochemical and Photovoltaic Performance of Dye-Sensitized Solar Cells. Nanoscale Research Letters (2010) 5:1313–1319.