TiO₂具有合适的禁带宽度,优越的光电效应和化学稳定性,是目前性能最为优良的染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极材料。与传统的纳米TiO₂颗粒多孔膜相比,TiO₂纳米管阵列具有更大的比表面积和高效的电子传输通道,有望进一步提高光阳极材料的性能。因此,对TiO₂纳米管阵列的制备、后处理及在DSSC中的应用性能进行系统的研究具有重要的意义。本文通过阳极氧化法在Ti箔上制备结构规整的纳米管阵列,通过FE-SEM、XRD对纳米管的形貌和结构进行了表征。利用紫外-可见分光光度计通过标准曲线法测定了纳米管的染料吸附情况,采用电化学工作站CHI测试了纳米管电极的光电化学性能。最后,利用模拟太阳光源测试了纳米管阵列DSSC的光电转化效率。研究表明:在含1%水的NH4F/乙二醇电解液中,Ti箔表面可制备纳米管长度为2⁵0μm;纳米管阵列表面的覆盖物对电池的光电性能有不利影响,可通过超声处理去除。光电测试结果表明当长度为27μm,经450℃退火处理后纳米管阵列性能最佳,说明锐钛矿相是DSSC中TiO₂电极材料的首选。淬火处理后,TiO₂纳米管聚集成簇,但微结构仍然保持完好的管状;通过淬火处理的电极表现出更好的电子输运性能和染料吸附性能,从而改善电极的光电性能。在-100℃乙醇中淬火处理的纳米管阵列光电性能最好,其光电转化效率比退火处理提高20%。经过TiCl₄处理,纳米管中锐钛矿相含量增加,同时电极表面染料吸附量明显增加;电池的光电性能比未处理前提高34%。最佳的TiCl₄后处理工艺是将纳米管阵列电极在含0.05MHCl、0.10M的TiCl₄溶液中浸泡90min。