目前太陽電池技術開發上，朝向成本降低的技術發展，如薄膜式太陽電池技術；以及朝光電轉換效率提升的技術發展，如多接面太陽電池技術等。其中，薄膜式太陽電池技術中，染料敏化太陽電池（又稱Graetzel Cell），利用奈米晶體薄膜技術，在近年獲得突破性發展，在用材低廉的強大優勢下，提升原有的光電轉換效率水準，促使太陽電池的成本可望下降至目前1/5 ~ 1/10的目標。早期的染料敏化太陽能電池是以平滑電極為主，而染料分子層（常見染料分子包括：Ru配體系列、氰（cyanine）、葉綠素及其衍生物染料）只有在靠近半導體的單層（monolayer）才能有效地進行電荷移轉。由於平滑電極的染料單層吸附面積小，吸收太陽能的量很少，因此光電轉換效率不高（小於1 %）。近年由於引用多孔性奈米結構電極（porous nano-structured electrode）技術，已突破地克服此一技術問題。由於電極的觸媒表面積比起平滑電極增加近千倍，因此光電轉換效率可大幅增進。Michael Graetzel研究指出染料敏化太陽能電池的光電轉換效率可由原來的小於1 % 提高至8 %。染料敏化太陽電池的效益明顯地依賴奈米TiO2電極的結構，因此TiO2製程必須要做到能控制奈米晶體形狀、晶體排列和晶體間界面性質的程度，可說是一種藝術。例如，TiO2的內部表面積決定了染料吸附的量，孔徑大小分布影響到氧化還原對的擴散，粒徑分布影響到光學性質，電子的流動決定於粒子間的聯繫。目前製備出的TiO2電極的電子傳送速率約為10-4cm2/s，所以電子容易與染料進行再結合反應，於是研究重點之一將針對高電子傳縱速率之TiO2陽極材料或導電基板做以下幾點研究，藉以了解微觀下的反應機制以提高能源轉換率：

1. 製備高電子傳送速率與高深寬比之TiO2單晶奈米管(nanotube)

(Hall mobility>1cm2/Vs, tube inner diameter~10-30nm, aspect ratio~50)

2. 製備高電子傳送速率與高深寬比之Indium-Tin-Oxide奈米管(nanotube)導電基板

(Hall mobility>70cm2/Vs, tube inner diameter~30-50nm, aspect ratio~50)

3. 製備高比表面積多孔性結構的TiO2電極薄膜

(Hall mobility>0.5cm2/Vs, pore size~10nm, surface roughness factor>1000)

4. 製備高比表面積多孔性結構的Indium-Tin-Oxide導電基板

(Hall mobility>30m2/Vs, pore size~20nm, surface roughness factor>100)