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染料敏化纳米晶太阳电池的基本结构主要由透明导电基片、多孔子西莱纳米二氧化钛薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极组成。在光照情况下，染料分子吸收光由基态变为激发态，激发态很容易发射电子，由于染料激发态与纳米二氧化钛导带的能级差，电子注入纳米二氧化钛导带，染料基态空缺电子处马上由包含氧化还原系统的电解质施与的电子填充，而氧化还原电解质所失去的电子由注入对电极的电子所补充，从而形成整个光生电子的循环回路。
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