摘要

TiO2纳米管阵列薄膜拥有良好的化学和物理性质，例如光稳定性、化学稳定性、无毒、优异的光催化以及光电转换性能。一般地，TiO2纳米管阵列薄膜都是通过阳极氧化Ti片制备得到，所获得的TiO2纳米管阵列薄膜的底部是封闭的并与Ti片紧紧相连。在本文中，首先利用阳极氧化法分别制备了普通的一端开口的TiO2纳米管阵列薄膜，接着在阳极氧化结束时升高电压制备了一种新型的两端开口的无衬底TiO2纳米管阵列薄膜。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDX）和透射电子显微镜（TEM）等多种分析测试手段对TiO2纳米管阵列薄膜的结构、成分以及形貌进行了系统地分析研究。

由于两端开口的TiO2纳米管阵列薄膜的半导体特性及其通孔的独特结构，使得其在量子点敏化太阳能电池方面的应用具有更大优势：这种结构的样品可以吸收更多的量子点并提高电池的光电转换效率。本文利用连续离子层吸附反应法制备CdS量子点敏化TiO2纳米管阵列薄膜。对于一端开口的薄膜，大部分CdS量子点团聚在薄膜的表面并堵住了纳米管的管口。但CdS量子点可以均匀地分布在两端开口的纳米管的内管壁和外管壁，形成了CdS/TiO2/CdS的“三明治”结构，将这种“三明治”结构的光阳极组装成太阳能电池，其性能参数如下：短路光电流密度为4.91mA/cm2，开路光电压为0.62V，填充因子为54.3%。与CdS敏化的一端开口TiO2纳米管阵列薄膜样品相比，光电能量转换效率提高了3倍多，达到1.64%。

关键词：TiO2纳米管阵列；两端开口；CdS量子点；量子点敏化太阳能电池