染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池的原理
染料敏化太阳能电池的原理1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个既酷又有意思的东西——染料敏化太阳能电池。
你可能在想，太阳能电池是啥？不就是那个一到阳光照就能发电的黑色板子嘛！其实，它背后可是有一套复杂又神奇的原理，能让你在喝着冰镇饮料的同时，也为环保出一份力！所以，接下来就让我带你深入了解一下这个“阳光小助手”的工作原理吧。
2. 染料敏化太阳能电池的工作原理2.1 基本概念首先，咱们得明白，染料敏化太阳能电池（DSC）其实是利用了染料的特性来捕捉阳光的。
简单来说，就是把阳光变成电能的“变魔术”过程。
它的核心原理就是利用光敏染料吸收阳光，把光能转化为电能。
想象一下，你在阳光下晒太阳，皮肤变黑了，其实就是吸收了光线，DSC就是在做类似的事情！2.2 具体步骤接下来，咱们分步来看这个过程。
第一步，染料吸收阳光，就像你在海边捡贝壳，太阳光就是那些闪闪发光的贝壳。
第二步，这些染料吸收的光能会激发出电子，就像一颗闪亮的种子，滋生出新的生命。
然后，这些激发出来的电子会进入导电材料，形成电流，给我们带来电能。
最终，经过一系列的“调皮捣蛋”，电流就可以被收集起来，供我们使用。
3. 为什么选择染料敏化太阳能电池3.1 优势那么，为什么要选择这种电池呢？它的优势可多着呢！首先，它的制作成本相对较低，普通人也能用得起。
其次，它的效率在一些情况下甚至能跟传统太阳能电池媲美，真是让人刮目相看。
而且，这种电池还可以在弱光环境下发挥作用，像阴雨天也不怕，真是雨天的“光明使者”！3.2 环保性更重要的是，染料敏化太阳能电池对环境的影响极小，几乎是零污染。
可以说，它是大自然的好朋友，能帮助我们保护环境，减少对化石燃料的依赖。
试想一下，如果大家都用上这种电池，地球妈妈肯定会开心得合不拢嘴！4. 未来展望当然，染料敏化太阳能电池也有它的挑战，比如稳定性和耐用性等问题，但科学家们正在不断努力攻克这些难关。
想象一下，未来的某一天，咱们的手机、家电甚至汽车都能通过这种电池来供电，那真是美梦成真啊！阳光就是我们的“电源”，生活会变得多么便利和环保。
化学中的染料敏化太阳能电池
化学中的染料敏化太阳能电池太阳能电池是一类利用太阳能将光能转化为电能的电池。
其中，染料敏化太阳能电池（DSSC）以其高效率和低成本而备受关注。
它的制造过程和材料选择都相对简单，同时使用生物可降解的有机材料，具有很高的可持续性和环境友好性。
DSSC主要是由一个光敏染料吸收阳光，产生电子，然后通过导电材料（通常是二氧化钛）将电子传递到电解质中，最终达到电流的效果。
DSSC的光敏材料包括天然染料、合成染料和无机半导体材料。
天然染料来自植物、动物、微生物及其代谢产物等，比如硫菌素。
其中，叶绿素是目前最常用的天然染料。
它吸收太阳光的光谱范围与DSSC的光谱响应相当。
虽然天然染料的光电性能较弱，但它们的可再生性好且环境友好。
除了天然染料之外，还有很多合成染料可用于DSSC。
如OL1、Z907、MK-2和RuP，它们的光电性能比天然染料要好。
RuP是DSSC中最常用的染料之一，因其在阳光下产生宽波长的吸收，同时其吸收峰在可见光区，因此比其他染料更适合用于太阳能电池。
无机半导体材料包括氧化钛、锌氧化物和氧化锌，这些材料吸收光子激发电子的能力比染料更强，但它们的电导率较低，需要添加导电剂以提高电导率。
DSSC中除了染料外，导电材料和电解质也很关键。
传统的导电材料二氧化钛可以制备成不同形态，例如单晶、多晶、纳米线和纳米颗粒等。
其中纳米晶二氧化钛是应用最广泛的一种，因为它兼具光吸收效果和电子传输效果，同时具有高度的表面积和光敏性。
电解质对DSSC的性能影响也很大。
传统的电解质是六甲基二氧苯基氰化铁（N719），但是它有毒，因此不太适合用于环境友好型的DSSC。
因此近年来人们开发出了非连续电解质和有机盐型电解质，这些新型电解质对环境影响小，但是电子转移速率相对较低。
DSSC的优点在于其制造工艺比其他太阳能电池简单，且成本更低。
此外，DSSC中使用的有机材料和染料可生物降解，因此有较好的可持续性和环境友好性。
但DSSC目前的效率还有待提高，同时它的稳定性也是一个问题，需要进一步改进。
染料敏化太阳能电池
D*— D++e-— Ecb
3)处于氧化态的染料分子(D+)则通过电 解质(ni3_)溶液中的电子给体(r),自身 恢复为还原态,使染料分子得到再生。
3r+2D+—2D + I3—(染料还原)
4)注入到半导体导带中的电子与 氧化态的染料发生复合反应:
D++e—— D (电子复合)
5)注入半导体导带的电子被收集到导电玻璃 基体,并通过外电路流向对电极,形成电流。 6)注入到半导体导带中的电子与电解质溶液 中的If发生复合反应: I3-+2e_— 3I- (暗电流)
DSSC电池的发展面临的主要挑战包括以下几个方面:
• 高效电极(光阳极和对电极 )的低温制 备和柔性化 ; • 廉价、稳定的全光谱染料的设计和开 发 ; • 液体电解质的封装和高效固态电解质 的制备及相关问题的解决等。
染料敏化太阳能电池的发展现状与前景
• 目前 , DSSC电池已经发展到向产业化过渡 的阶段。 在现有技术的基础上 , 进一步降低成本、 提高效率和稳定性、推进工业化的进程是必 然的发展趋势。
7)电解质溶液中的电子供体r提供电子后成为 If,扩 散到对电极,在电极表面得到电子被还原: l3 +2e-— 3I(电解质被还原)
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实际应用典例
•
目前像英国G24发明可携式可卷曲的太阳 能充电塑料垫，转换效率仅2.5%，但可以充 手机电源，整组售价20美元。在日本2009年 Eco Products Fair环保产品展览会上，也有 不少大约如3.2寸屏幕的智能型手机大小的太 阳能充电器，可以凭借日光或室内光源，来 对较小型的3C装置如Mp3随身听充电。但受限 于目前太阳能电池转换效率仍太低、制造成 本与发电成本仍然偏高的情况下，产品的附 加成本与售价能不能为消费者所接受，是一 项严肃的课题。
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池
染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池是目前新型太阳能电池技术中具有重要研究价值的两种类型。
两者在实现清洁能源利用方面都有着重要的意义。
首先，本文将分别介绍两种太阳能电池的工作原理和结构特点，然后比较两者的优缺点以及在未来应用前景方面的展望。
最后，将对两种太阳能电池的未来发展提出一些展望和建议。
染料敏化太阳能电池（DSSC）工作原理是利用染料敏化半导体膜，通过光生电子－空穴对，产生一个电子被注入导电材料的过程，从而产生电流。
DSSC的结构是由玻璃基底、导电玻璃、阳极（TiO2薄膜）、电解质、阴极（Pt）等组成的。
这种太阳能电池因其低成本、易制备、高转换效率等特点而备受关注。
有机太阳能电池（OPV）又称为塑料太阳能电池，其工作原理是利用有机半导体材料吸收光子后产生电子-空穴对，将电子注入到电极上，从而产生电流。
OPV的结构包括有机半导体薄膜、透明导电层、金属导电层等。
有机太阳能电池因其轻薄、柔性、低成本等特点，被认为是未来太阳能电池领域的发展方向。
两种太阳能电池在光电转换效率、稳定性、生产成本、材料寿命、材料丰富度等方面都有所不同。
DSSC的光电转换效率较高，但在稳定性和材料寿命方面存在一定的问题；而OPV在生产成本和可塑性方面具有优势，但转换效率较低。
两者的未来应用前景也不尽相同，DSSC适用于建筑一体化等大型应用领域，而OPV则适用于轻便、柔性的便携式设备。
未来，DSSC可以通过材料改性、器件结构优化等技术手段提高其稳定性和寿命，同时更多地探索高效、廉价的染料和电解质。
而OPV可以通过材料设计合成、工艺工程实现将提高转换效率，并提高大规模生产的制备技术。
在应用方面，两者可以通过与其他新能源技术相结合，拓展多种应用场景。
总体来说，两种太阳能电池技术在未来都具有重要的发展潜力。
需要深入研究其中的物理和化学机制，并通过工程技术手段来优化器件性能，同时也需要加强两者之间的技术对接和协同创新。
染料敏化太阳能电池的发展综述
染料敏化太阳能电池的发展综述染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized Solar Cells，DSC）是一种新型的太阳能电池技术，于20世纪90年代初由瑞士杂交电车公司的Grätzel教授首次提出。
与传统的硅太阳能电池相比，DSC具有低成本、高转化效率和简单制备等优势。
其工作原理是通过将染料分子吸附在液态电解质和半导体电极之间的钙钛矿光敏剂上，实现对光的吸收和电子传输。
自问世至今，DSC在材料、结构和工艺等方面进行了不断的改进和创新，取得了巨大的进展。
在DSC的材料研究方面，钙钛矿材料是DSC中最重要的组成部分。
最早的染料敏化太阳能电池使用染料分子作为光敏剂，但其效率有限。
随着钙钛矿材料的问世，DSC的效率得到了显著提升。
最早的钙钛矿光敏剂是染料分子与三角锥晶格结构的二氧化钛表面有机酸形成络合物，后来发展出钙钛矿结构材料，如MAPbX3（MA代表甲胺离子，X代表卤素）和FAPbX3（FA代表氟化铵离子）等。
这些新型钙钛矿光敏剂具有更高的吸光度和更长的电子寿命，大大提升了DSC的光电转化效率。
除了钙钛矿材料的改进，DSC的结构和工艺也得到了不断的优化。
最早的DSC采用的是液态电解质，但其在长期稳定性方面存在问题。
为了克服这一问题，研究人员开发出了固态电解质和无电解质DSC，提高了DSC的长期稳定性。
此外，还有人将DSC与其他太阳能电池技术相结合，如有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，形成了复合结构，提高了光电转化效率。
随着科技的不断进步，DSC逐渐成为了实际应用的焦点。
许多公司和研究机构投入到DSC的产业化开发和商业化推广中。
目前已经有一些商业化的DSC产品面市，如太阳能充电器、建筑一体化太阳能材料等。
此外，DSC还具有一些独特的应用特点，如透明、可弯曲、柔性等，使其在可穿戴设备、汽车、船舶等领域具有广阔的应用前景。
综上所述，染料敏化太阳能电池的发展经历了多个方面的改进和创新。
在材料、结构和工艺等方面的不断优化，使得DSC的光电转化效率得到了显著提升。
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells，DSSCs)是一种太阳能转换技术，它利用来自太阳能源的可再生能源来产生电能。
DSSCs 具有体积小、成本低、简单结构及
高性能的优点，是当今太阳能应用开发的重点之一。
DSSCs 的基本结构是一个带氧化空隙的薄膜，通常称为光敏层，它由一个氧化物(通
常是TiO2)和染料混合物组成。
染料的主要作用是将太阳能转换为可被空隙电荷转移的 6 至 8 光子电荷。
接下来，光子电荷穿过 TiO2 的空隙转移到层间电子传输剂。
当染料被
电子传输剂充电后，它将被转移回正极材料，从而生成电流。
此外，DSSC 内部还有一层
电解质膜与正极材料反应，产生盐极化供给整个电池能量，并回流以保持整个电池平衡，
使其便于存储能量和恒定输出电流。
在DSSCs 中，最重要的组成部分是染料，它们具有分解太阳能的能力，并响应光能来吸收能量，有效地将能量转化为可以通过电荷转移进行存储的光子电荷。
染料也会影响DSCC 的整体性能，染料应具有合适的紫外线 - 可见能量跨越范围和优良的光动力学性能，以最大程度地提高太阳能转换效率，同时突出它的可靠性和经济性。
在近年来，随着新型
染料的迅速发展，染料敏化太阳能电池的效率和成本也有了显著的改善。
综上所述，染料敏化太阳能电池的表现令人印象深刻，因为它具有体积小、成本低、
简单结构及高性能的优点，是太阳能应用开发的重点之一，在未来，它将有效地帮助人类
利用可再生能源来发展可持续的能源系统，从而改善环境问题，提高我们的生活质量。
染料敏华光电合成电池-概述说明以及解释
染料敏华光电合成电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述染料敏化太阳能电池是一种新兴的可再生能源技术，以其高效能量转化和低成本的特点备受关注。
该类电池利用染料敏化剂吸收阳光中的光能，将其转化为电能。
相比于传统的硅基太阳能电池，染料敏化太阳能电池具有更高的光电转换效率、更低的制造成本和更大的灵活性。
染料敏化太阳能电池的工作原理基于光物理和光化学的原理，其关键组件是染料分子。
这些染料分子能够吸收宽波段的光线，包括可见光和近红外光。
当光线照射到染料分子上时，染料分子的电子会被激发到高能态，然后通过导电介质传导电子。
最终，电子流经过外部电路产生电流，并为外部设备供电。
染料敏化太阳能电池相较于其他太阳能电池技术，有着显著的优势。
首先，染料敏化太阳能电池的制造成本较低，因为其制备过程不需要高温高压条件，且使用的材料相对较少。
其次，该类电池具有良好的光吸收和电子传输性能，因此能够实现高效率的光电转换。
此外，染料敏化太阳能电池也具有较好的适应性，可以制备成各种形状和尺寸的器件，从而在不同应用场景下具备更大的灵活性。
染料敏化太阳能电池的应用领域广泛，涵盖了光伏发电、太阳能充电设备、建筑智能化等多个领域。
在光伏发电领域，染料敏化太阳能电池可用于大规模的太阳能发电站和户用光伏发电系统，为用户提供绿色、清洁的电力供应。
在太阳能充电设备方面，染料敏化太阳能电池可用于手机、电子设备等便携式设备的充电，实现随时随地的能源补充。
此外，染料敏化太阳能电池还可以集成到建筑物表面，将太阳能转化为电能供应给建筑物内部的电器设备，实现建筑智能化。
综上所述，染料敏化太阳能电池作为一种高效能源转换技术，在可再生能源领域具有广阔的应用前景。
随着材料科学和光电技术的不断发展，染料敏化太阳能电池有望取得更大的突破和进展，为人类提供更多清洁、可持续的能源解决方案。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文按照以下结构进行论述：1. 引言1.1 概述：简要介绍染料敏华光电合成电池的背景和意义。
染料敏化太阳能电池的研究现状及其应用前景
染料敏化太阳能电池的研究现状及其应用前景染料敏化太阳能电池是一种新型的光电转换器件，其优点在于价格低廉、制备简单、可塑性强、光电转换效率高等。
目前，染料敏化太阳能电池的研究已经取得了一些进展，并得到了广泛的关注和应用。
本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究现状和应用前景等方面进行论述。
一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池的核心部件是一种染料分子，在阳光的照射下能够吸收光能，并将其转化为电能。
染料分子一般由两部分构成，即染料分子和电子受体。
染料分子吸收光能后，电子便被激发到受体的导带上，而染料分子中的空穴则被氧化剂捕获，在某些电解液中，电子和空穴便可以沿着电解液中的导电链传输，最终到达电极表面，从而产生电流。
二、染料敏化太阳能电池的研究现状染料敏化太阳能电池的研究始于90年代初期，并在近年来得到了广泛的发展和研究。
目前，重要的染料敏化太阳能电池有三种类型，即液态染料敏化太阳能电池、固态染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池。
其中，液态染料敏化太阳能电池是第一代染料敏化太阳能电池，具有可调谐能谱、制备容易等优点，但其使用寿命较短、稳定性差等缺点限制了其应用前景。
相比之下，固态染料敏化太阳能电池具有良好的光电性能和较好的稳定性，但其制备和性能调整难度大，仍存在需要优化的地方。
而有机-无机钙钛矿太阳能电池则被认为是最为重要的染料敏化太阳能电池之一，其光电转换效率高、稳定性好、制备简单等优点，使其在未来的能源领域中展现出良好的应用前景。
三、染料敏化太阳能电池的应用前景染料敏化太阳能电池在未来的应用前景广阔，其中最具有潜力的是其在建筑、车辆和电子设备等领域的应用。
在建筑领域中，染料敏化太阳能电池可以被直接塑造成为可替代建筑外墙、天窗等元素，使得建筑具有更好的一体化和更加环保的特点。
在车辆领域中，染料敏化太阳能电池可以利用随处可见的太阳能将车辆电池充电，使得车辆具有更加绿色和高效的特点。
而在电子设备领域中，染料敏化太阳能电池可以大大增加电子设备续航能力，使得电子设备具有更加灵活和无线的特点。
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染料敏化太阳能电池摘要：与硅基太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池（DSSC）具有成本低、制备工艺简单、理论光电转化效率高、制备过程无毒无污染等优点，因而迅速成为该领域的研究热点，目前染料敏化太阳能电池的最高转化效率已达到12%以上，被认为是实现下一代光伏器件大规模利用的主要候选者，是极具研发潜力的太阳能电池之一。
关键词：太阳能电池，染料敏化，光阳极前言染料敏化太阳能电池被人们称为神奇的人造树叶，因此以天然植物色素作为光敏剂的太阳能电池一直都被各国所关注。
染料敏化太阳能电池是1991年由瑞士科学家O’Regan与Gräztel首先发明的，并发表在Nature上，其报道了光电转化效率达7.1%的染料敏化太阳能电池。
染料敏化太阳能电池具有原材料丰富、成本低、制作工艺简单及生产过程都是无毒无害等优点，成为最有发展前景的太阳能电池之一。
染料敏化剂是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，它通过吸收太阳光将基态的电子激发到激发态中产生光电子，然后再注入半导体的导带上。
因此，染料敏化剂的好坏对染料敏化太阳能电池的光电性能起着决定性的作用。
目前，已开发的染料敏化剂主要有金属配合物染料和纯有机染料。
染料敏化太阳能电池是仿照光合作用原理研制出来的，因此天然染料作为纯有机染料的一部分，从染料敏化太阳能电池研究初期就引起各国专家的注意。
1997年，Gräztel从黑莓中提取天然染料作为敏化剂敏化太阳能电池，得到的光电转化效率为0.56%。
为了提高天然染料敏化太阳能电池的光电转化效率，研究者们在天然染料分子的基础上进行了改性，经过不断努力，Hara等合成了光电转化效率7.6%由香豆素衍生染料敏化太阳能电池，使天然染料敏化太阳能电池的光电性能得到了很大提高，更增加了人们研究天然染料的信心。
天然染料原材料丰富分布广泛种类繁多，可以直接从天然的植物中提取，制备过程简单无污染，大大降低了染料敏化太阳能电池的生产成本[1]。
一、染料敏化太阳能电池（DSSC）的结构与原理DSSC的基本结构如图1所示，主要包括：TCO透明导电玻璃（光阳极）、TiO2纳米晶粒薄膜、光敏染料、电解液以及对电极。
当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。
而由于染料的氧化还原电位高于氧化还原电解质电对的电位，这时处于氧化态的染料分子随即被还原态的电解质还原。
然后氧化态的电解质扩散到对电极上得到电子再生，如此循环，即产生电流。
电池的最大电压由氧化物半导体的费米能级和氧化还原电解质电对的电位决定。
[2]图1. DSSC结构示意图二、染料敏化太阳能电池的研究进展1、光阳极DSSC的光阳极是电池的核心部分，其制备方法和显微结构直接影响电池的光电转换效率。
DSSC光阳极上的半导体材料多采用纳米多孔TiO2，它是染料分子的载体，同时分离并传输电荷。
目前光阳极的研究重点主要是两方面：寻找制备半导体光阳极薄膜时，可以增大TiO2比表面积和改善TiO2表面活性的方法；由于电子在TiO2薄膜中电子的传输阻力大，影响电池转换效率的进一步提高，故寻找可以替代TiO2的其它半导体材料。
制备光阳极纳米多孔薄膜的方法很多，包括溶胶- 凝胶法、粉末涂敷法、水热法、液相沉积法、化学气象沉积法、电化学法等。
其中粉末涂敷法在工业生产中称为丝网印刷法，具有工艺简单、适合大规模生产等优点，为电池的大规模工业化奠定了基础。
以上方法所制得的都是无序膜，内在的传导率较小，不利于电荷载流子的分离和传输。
电子在纳米晶网络的传输过程中与电子受体的复合也会引起电流的损失，在电极面积放大时尤为突出。
未来膜电极的发展方向是制备高度有序的薄膜结构，如纳米管、纳米棒、纳米线、纳米阵列等。
这些氧化物半导体薄膜垂直平行排列于导电玻璃片的表面，其结构的有序性，利于电子空穴对的分离和传输且易于控制，有望进一步提高短路电流和开路电压。
Nicholas等比较了高度有序的TiO2纳米棒阵列、高度有序的TiO2纳米管阵列、烧结的纳米TiO2粉体薄膜的光电转换效率，结果表明高度有序的TiO2纳米棒阵列薄膜作为光阳极时，光电转换效率最高，达到了5.4% [3]。
为了提高DSSC半导体薄膜中电子的传输效率，需要对薄膜表面进行修饰，常用的方法有：表面改性、半导体复合、离子掺杂以及紫外诱导等。
[4]表面改性有TiCl4表面处理，TiCl4表面处理后的TiO2膜电子注入效率提高，单位体积内的TiO2量增多，TiO2的导电带边位置降低，最终提高了电池的开路电压与短路电流。
黄春辉等还使用酸处理对薄膜表面进行改性，电池的电流、电压与转换效率都有提高。
半导体复合敏化是在TiO2膜表面包覆一层导带位置比较高的氧化物半导体，敏化后的薄膜能更有效地吸收光能，复合膜的形成能够改变薄膜中电子的分布，抑制载流子在传导过程中的复合，提高电子传输效率。
周红茹等制备了CuCr2O4/TiO2复合薄膜，与纯TiO2薄膜相比，转化效率提高了22.6%达到6.5%。
其原因是：两种半导体的导带、价带不同而发生交叠，激发到TiO2价带的电子很容易注入Cu-Cr2O4导带上，降低了电子-空穴对的复合几率，减小了暗电流；此外还改善了薄膜的结构，使吸附的染料增加，并且促进光生电子的导出，增大了光生电流。
[5]离子的掺杂会影响电极材料的能带结构，会抑制电子空穴对的复合，提高光生电荷的分离效率，离子掺杂一般是掺杂稀土元素与过渡金属元素。
刘秋平等用Al3+掺杂TiO2薄膜，发现Al3+的存在增强了对半导体内电子和空穴的捕获，有效地降低了电子-空穴对的复合几率，并且TiO2平带电位发生正移，使电子从染料注入到TiO2的驱动力提高，其光电效率达到6.48%。
吴季怀等研究了某些稀土离子的掺杂，主要是把染料不能吸收的红外光或者是紫外光转化为可以吸收的可见光，使其光电转化率得到很大提高。
[5]UV紫外照射也会提高电池的光电转换效率，2001年，Suzanne等用紫外光照射TiO2电极后发现，光电流得到大幅度的提高，整体的光电转换效率提高45倍，并且当停止紫外光照射后，UV对电池的影响作用仍然存在一段时间。
2、染料敏化剂在染料敏化太阳能电池中，染料敏化剂的性能与DSC的光电转换效率有非常密切的关系，染料敏化剂就像捕获光的天线，起着收集能量的作用。
敏化染料研究的工作重点有两个方面，一是合成和发展光谱响应范围更宽、成本更低、效率更高、稳定性更好的染料敏化剂；二是研究多种染料的协同敏化作用，拓宽光谱响应范围。
用于DSSC的染料敏化剂可以分为合成染料敏化剂和天然染料敏化剂两大类。
合成染料敏化剂主要包括有机染料与无机染料，其中有机染料按照分子结构特点又可分为有机金属配合物，如Ⅷ族金属（钌、锇、铼等）的多吡啶配合物、过渡金属的卟啉/酞菁配合物，与不含金属元素的纯有机化合物；无机染料则主要指无机量子点。
由于钌、锇等为稀有金属，而纯有机染料的合成工艺亦比较复杂，因此有机染料的生产成本相对较高。
无机量子点染料虽在纳米合成领域具有高度的研究活力，且材料多种多样，性能易于控制，但目前大部分都采用Cd的化合物，对于环境与人体健康都具有较大的危害。
而天然染料敏化剂直接从植物中提取，获得染料的过程相对简单，生产成本较低[5]。
目前，高效率的染料大多是钌系多吡啶配合物，以N34、N719为代表，其光电转化效率均超过10%因而被称为明星染料。
这些染料虽然转化效率高，但稳定性不强、摩尔消光系数低，因此Gräztel等合成了一系列两亲性染料，稳定性得到了很大的提高，但摩尔消光系数仍然不高，2008年Wang等开发了中国品牌的染料C101，此染料摩尔消光系数有所提高转化效率达到了11.9%。
2009年该小组合成了C106，该染料有更高的摩尔消光系数，效率达到11.4%。
开发这一类具有高摩尔消光系数、高稳定性的染料是今后钌系多吡啶染料研究的一个重要方向。
但由于钌系多吡啶染料价格昂贵并且稳定性普遍不高，因此研发价格低廉、稳定性高的有机染料成为当前的重要内容之一。
近几年取得了重要进展，尤其是新合成出的三苯胺类和卟啉类染料，其转化效率可以与明星染料相媲美。
Wang 使用3,4－亚乙二氧基噻吩与给体三苯胺键连，提高HOMO能级并且噻吩并噻吩与受体氰基丙烯酸连接获得更适合的LUMO能级，合成了C217，光电转换效率达到9.8%。
蒋生辉等合成了含不同取代基的噻吩－三苯胺染料，最高转化效率达9.1%，并发现当侧基上有烷氧基时转化效率明显下降，这是因为烷氧基的存在导致染料分子的聚集，从而导致激发态电子与I3-的复合。
三苯胺类染料高效率的取得一方面是它们的给体有很强的给电子能力，另一方面增加二级给体可能会进一步提高其光电转化率。
梁茂等合成了两种含二级供电基团的三苯胺类染料，但转化效率只有4.5%和4.7%。
Bessho等将推拉结构引入卟啉中该结构使得卟啉的Soret能带和Q能带都大大拓宽并发生明显的红移，导致光电流密度大幅提高，合成的卟啉类染料获得了11%的转化效率。
吲哚类染料也获得了很高的转化率，但稳定性不高。
香豆素类和酞菁类染料的转化率与明星染料相比还有很大差距，另外天然染料的转化率很低，目前天然染料效率最高的是Wang等从裙带菜中提取的叶绿素C1，其光电转换效率达到4.6%[6]。
3、对电极目前DSSC常用的对电极是Pt电极。
Pt是一种稀有贵金属，价格较高，而且在I-/I3-电解质体系中容易被腐蚀。
因此，用价格便宜、稳定性好的碳材料、导电聚合物及过渡金属化合物代替Pt制备DSSC对电极引起了人们的广泛关注。
碳材料具有高催化活性、高导电率、稳定性好、价格低廉、来源广泛等优点，因此将其作为对电极是一个很好的选择。
储玲玲等以色素碳黑作为催化材料，以商业导电碳浆作为粘结剂制备了Cb-CC对电极，CC的引入改善了Cb与导电基板之间的附着力，同时增强了碳对电极的导电性和稳定性，优化后转换效率达到了6.81%。
窦衍叶等用碳纳米管（CNTs）与Ni2P纳米晶制备CNTs-Ni2P复合对电极，与CNTs和Ni2P对电极相比，由于高电催化活性的Ni2P纳米晶与高电导CNTs 的协同效应，CNTs-Ni2P对电极的电荷转移电阻和扩散阻抗较低，接近Pt对电极。
CNTs-Ni2P对电极的转化效率达到5.6%，接近Pt对电极的转化效率（5.9%）。
孟凡宁等分别以气煤、焦煤、瘦煤为原料制备了煤基炭对电极，其中气煤基炭CE组装的DSSC光电转化效率最高达到了6.38%，经浸渍处理和表面修饰后效率提高到7.16%，与Pt电极（7.21%）相当[7]。
与碳材料和导电聚合物相比，过渡金属化合物种类较多、制备简单、价格低而且催化活性高，可以代替昂贵的Pt制备高性能染料敏化太阳能电池对电极。