染料敏化太陽能電池（DSSC）作為一種新型的薄膜電池，主要是模仿光合作用原理，以低成本的納米二氧化鈦和光敏染料為主要原料，模擬自然界中植物利用太陽能進行光合作用，將太陽能轉化為電能。

典型的DSSC主要由導電基底、半導體薄膜光電極、電解質以及對電極組成。當光照射在光電極上時，染料受光激發由基態躍遷到激發態，同時將電子注入到半導體的導帶中，導帶中的電子在納米晶網絡中傳輸到后接觸面后而流入到外電路中，失去電子的染料被I-還原，從而完成一個光電循環。

其中，半導體多孔膜不但要吸附染料，同時還承擔著轉移電子的作用，所以它性能的優劣將直接影響著DSSC的光電轉換率的大小。而作為主要應用材料的TiO2，其禁帶寬度只有3.2eV，不能被可見光激發，同時激發后的產生的電子容易和空穴進行復合，從而產生暗電流，進而影響DSSC的效率。所以，人們嘗試用復合和摻雜等方法來改善光陽極的能帶結構，以此來減少暗電流的產生。

將鋰離子電池負極材料鈦酸鋰作為一個摻雜的材料引入染料敏化太陽能電池中是否會有效果呢？照一下電鏡看看。

圖(a)為Li4Ti5O12薄膜的SEM照片，從圖中可以看出的顆粒很小，大概有400nm左右，但是團聚現象很明顯，并且分布很不均勻。圖(b)為TiO2薄膜的SEM照片，從圖中可以看出TiO2顆粒較小，分布較為均勻，團聚現象不明顯；圖(c)為復合薄膜的SEM圖，從圖中可以看出TiO2顆粒和鈦酸鋰顆粒分布均勻，團聚現象不明顯，各個顆粒之間的孔隙較大，這樣的結構更有利于染料的吸附，同時也有利于電解液的進入，有利于提高DSSC的光電性能。

從圖和表中可以看出，通過Li4Ti5O12薄膜所組裝的DSSC各項評價參數均很低，這說明Li4Ti5O12并不是一種良好的光敏半導體材料，不能單獨的作為染料敏化太陽能電池的陽極材料，需要對其進行改性或者與其他材料進行復合，才有可能獲得更好的光電性能。而復合涂層的開路電壓明顯大于TiO2單層膜的開路電壓，提高幅度達到了18.9%，并且其他評價參數并沒有因此下降。由此可見，TiO2經Li4Ti5O12復合后，可以顯著的提高以此作為光陽極組裝的DSSC的開路電壓。

TiO2薄膜的禁帶寬度為3.23eV。Li4Ti5O12薄膜的禁帶寬度為3.54eV，復合薄膜的禁帶寬度為3.36eV。相比較而言，復合薄膜的總體光電轉換效率高于純的TiO2電極組裝的電池。原因可能有以下幾點：首先，復合一層鈦酸鋰薄膜，改變了TiO2薄膜的表面狀態，同時，Li4Ti5O12顆粒引入可以讓入射光在TiO2薄膜內發生多次散射，從而增加了入射光的利用效率；

其次，Li4Ti5O12的帶隙比二氧化鈦的帶隙略寬，當有足夠激發能量的光對薄膜進行照射時，TiO2和Li4Ti5O12同時發生帶間躍遷，如果Li4Ti5O12的導帶位置高于TiO2的導帶位置，則光電子聚集在TiO2的導帶，空穴聚集在Li4Ti5O12的價帶，從而使載流子可以有效地進行分離，光激發到二氧化鈦孔隙中的電子就很容易注入到Li4Ti5O12中，進而增加了整個體系中的電流密度；

如果Li4Ti5O12的導帶位置低于TiO2的導帶位置，所以它們之間可能會形成的勢壘，可以有效地阻止光電子向溶液中移動的趨勢，這就大大提高了載流子的壽命，從而減小了暗電流，提高了開路電壓。雖然Li4Ti5O12本身不具有很好的光電性能， 但與TiO2的復合改善了單一TiO2薄膜的性能，提高了電池的光電轉換效率。由于Li4Ti5O12的導帶位置暫時沒有進行相關的測試，所以還需進一步的探索和研究。

小結：隨著技術工作的不斷深入，太陽能電池也有和鋰電結合的可能性，但目前基礎研發工作偏多，相信隨著技術的發展，鋰離子電池和太陽能電池能有機的結合在一起，創造出更加美好的未來。