摘要

TiO2納米管陣列薄膜擁有良好的化學和物理性質，例如光穩定性、化學穩定性、無毒、優異的光催化以及光電轉換性能。一般地，TiO2納米管陣列薄膜都是通過陽極氧化Ti片制備得到，所獲得的TiO2納米管陣列薄膜的底部是封閉的并與Ti片緊緊相連。在本文中，首先利用陽極氧化法分別制備了普通的一端開口的TiO2納米管陣列薄膜，接著在陽極氧化結束時升高電壓制備了一種新型的兩端開口的無襯底TiO2納米管陣列薄膜。通過X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDX）和透射電子顯微鏡（TEM）等多種分析測試手段對TiO2納米管陣列薄膜的結構、成分以及形貌進行了系統地分析研究。

由于兩端開口的TiO2納米管陣列薄膜的半導體特性及其通孔的獨特結構，使得其在量子點敏化太陽能電池方面的應用具有更大優勢：這種結構的樣品可以吸收更多的量子點并提高電池的光電轉換效率。本文利用連續離子層吸附反應法制備CdS量子點敏化TiO2納米管陣列薄膜。對于一端開口的薄膜，大部分CdS量子點團聚在薄膜的表面并堵住了納米管的管口。但CdS量子點可以均勻地分布在兩端開口的納米管的內管壁和外管壁，形成了CdS/TiO2/CdS的“三明治”結構，將這種“三明治”結構的光陽極組裝成太陽能電池，其性能參數如下：短路光電流密度為4.91mA/cm2，開路光電壓為0.62V，填充因子為54.3%。與CdS敏化的一端開口TiO2納米管陣列薄膜樣品相比，光電能量轉換效率提高了3倍多，達到1.64%。

關鍵詞：TiO2納米管陣列；兩端開口；CdS量子點；量子點敏化太陽能電池