染料敏化太阳能电池是一种模仿光合作用的第三代太阳能电池，其核心结构由光阳极、电解质和对电极三部分构成。光阳极为透明导电玻璃基底上沉积的纳米多孔半导体薄膜（通常为二氧化钛），膜表面吸附一层光敏染料分子作为吸光材料；电解质中含有氧化还原对（如碘/碘三离子），填充于光阳极与对电极之间；对电极为导电玻璃或柔性基底上镀有催化层（如铂、碳材料或导电聚合物）。工作时，染料分子吸收光子产生激发态电子，电子注入半导体导带并扩散至外电路，同时氧化态染料被电解质中的还原剂还原，失电子后的氧化剂在对电极处重新被还原，从而形成完整电流回路。
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染料敏化太阳能电池的结构