Solar cells based on a mesoporous structure of TiO2 and the polysulfide redox electrolyte were prepared by direct adsorption of colloidal CdSe quantum dot light absorbers onto the oxide without any particular linker. Several factors cooperate to improve the performance of quantum-dot-sensitized solar cells: an open structure of the wide bandgap electron collector, which facilitates a higher covering of the internal surface with the sensitizer, a surface passivation of TiO2 to reduce recombination and improved counter electrode materials. As a result, solar cells of 1.83% efficiency under full 1 sun illumination intensity have been obtained. Despite a relatively large short circuit current (J(sc) = 7.13 mA cm(-2)) and open circuit voltage (V(oc) = 0.53 V), the colloidal quantum dot solar cell performance is still limited by a low fill factor of 0.50, which is believed to arise from charge transfer of photogenerated electrons to the aqueous electrolyte.

We have investigated the sensitization of nanoporous titanium dioxide by previously synthesized CdSe quantum dots (QDs) protected with trioctylphosphine. Covering the nanoporous TiO2 films with QDs has been achieved using two strategies: (i) direct adsorption from dichoromethane dispersions and (ii) anchoring the QDs through a molecular linker, concretely, mercaptopropionic acid (MPA). In contrast with MPA-mediated adsorption, direct adsorption leads to a high degree of QD aggregation, as revealed by atomic force microscopy (AFM) images obtained with both TiO2 nanoporous films and monocrystalline surfaces. Importantly, at saturation, only 14% of the real surface area of a 5-μm thick P25 TiO2 layer is covered for both attachment modes. For MPA attachment, the incident photon-to-current efficiency (IPCE) increases with the loading, whereas a maximum (close to 40% at the QD excitonic peak) is defined for intermediate coverages in the case of QD direct adsorption. In addition, for equivalent QD loading, IPCE values are larger in the case of direct adsorption.

Several of the multiple applications of titanium dioxide nanomaterials are directly related to the introduction or generation of charge carriers in the oxide. Thus, electrochemistry plays a central role in the understanding of the factors that must be controlled for the optimization of the material for each application. Herein, the main conceptual tools needed to address the study of the electrochemical properties of TiO(2) nanostructured electrodes are reviewed, as well as the electrochemical methods to prepare and modify them. Particular attention is paid to the dark electrochemical response of these nanomaterials and its direct connection with the TiO(2) electronic structure, interfacial area and grain boundary density. The physical bases for the generation of currents under illumination are also presented. Emphasis is placed on the fact that the kinetics of charge-carrier transfer to solution determines the sign and value of the photocurrent. Furthermore, methods for extracting kinetic information from open-circuit potential and photocurrent measurements are briefly presented. Some aspects of the combination of electrochemical and spectroscopic measurements are also dealt with. Finally, some of the applications of TiO(2) nanostructured samples derived from their electrochemical properties are concisely reviewed. Particular attention is paid to photocatalytic processes and, to a lesser extent, to photosynthetic reactions as well as to applications related to energy from the aspects of both saving (electrochromic layers) and accumulation (batteries). The use of TiO(2) nanomaterials in solar cells is not covered, as a number of reviews have been published addressing this issue.

Among the third-generation photovoltaic devices, much attention is being paid to the so-called Quantum Dot sensitized Solar Cells (QDSCs). The currently poor performance of QDSCs seems to be efficiently patched by the ZnS treatment, increasing the output parameters of the devices, albeit its function remains rather unclear. Here new insights into the role of the ZnS layer on the QDSC performance are provided, revealing simultaneously the most active recombination pathways. Optical and AFM characterization confirms that the ZnS deposit covers, at least partially, both the TiO2 nanoparticles and the QDs (CdSe). Photoanodes submitted to the ZnS treatment before and/or after the introduction of colloidal CdSe QDs were studied by electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and photocurrent experiments. The corresponding results prove that the passivation of the CdSe QDs rather than the blockage of the TiO2 surface is the main factor leading to the efficiency improvement. In addition, a study of the ultrafast carrier dynamics by means of the Lens-Free Heterodyne Detection Transient Grating technique indicates that the ZnS shell also increases the rate of electron transfer. The dual role of the ZnS layer should be kept in mind in the quest for new modifiers for enhancing the performance of QDSCs.

Photoelectrochemical (PEC) water splitting provides a promising strategy for H