本文以微结构化异质结染料敏化太阳能电池为主要研究对象，提出了一种采用微结构成型工艺、在掺混光固化树脂的TiO2纳米晶光阳极薄膜上制作微结构的工艺路线，同时研究微结构光阳极以及其与离子溶液组成的微结构异质结形状对染料敏化太阳能电池光电转化性能的影响。

结合多孔膜染料敏化太阳能电池和规则有序纳米管结构染料敏化太阳能电池的优势，设计了微结构化异质结染料敏化太阳能电池，对其进行理论建模和仿真计算；研究了微结构的特征深度、特征宽度和占空比对电池光电转化性能的影响；同时，分析了TiO2纳米晶薄膜的孔隙率对光电转化性能的影响。模拟计算结果表明，当微结构的深度为7μm、特征宽度为7μm、占空比为0.5，且TiO2纳米晶薄膜的孔隙率为0.3~0.5之间时，光电转化效率相对提高7%。

进行了光阳极微结构制作工艺研究。将纳米压印制备工艺方法与静电场诱导成型方法引入到光阳极微结构成形工艺中。实验结果表明纳米压印光刻工艺制备出的微柱纳米晶结构整齐规律、复型精度高，然而受到模板尺寸限制，目前更适合于制备小面积(＜1cm2)电池单元；而电诱导技术是一种非接触式微结构成型技术，因复型过程不受模板几何尺寸约束，更适合于制备大面积(＞35cm2)的电池单元微结构。

研究了微结构化异质结的薄膜制备工艺。通过添加剂(如：光固化树脂等)成型微结构化的异质结薄膜，利用高温烧结过程将存在于薄膜内部的添加剂去除，在保持原有三维微结构的前提下进一步提高薄膜内部的半导体特性。测试实验结果表明，当烧结温度为600℃的时候，薄膜的导电性和颗粒分散性较好。烧结去除的添加剂将会影响薄膜内部的孔隙率，通过孔隙率测试及对应的光电性能测试，当光固化树脂与纳米晶TiO2颗粒的质量比为1：1的时候，薄膜的质量相对较好，且具有最佳的光电转化性能。

按照微结构化异质结染料敏化太阳能电池制作工艺方法，完成了大面积微结构异质结染料敏化太阳能电池器件原型。其有效活化面积在35cm2，通过对其进行光电性能测试，其短路电流可以达到41.9mA，开路电压为0.57V，填充因子为0.26。