在國家自然科學基金、北京市自然科學基金和重點實驗室基金等支持下，中科院過程工程研究所王丹研究員領導的課題組及其合作者在以往成果的基礎上（Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2738-2741；中國發(fā)明專利：多殼層金屬氧化物空心球及其制備方法，201010544562.4），進一步發(fā)展了“時空多尺度模板法”，以吸附了金屬離子的碳球為起點，通過對熱處理方式和前驅體溶液濃度的調(diào)控，實現(xiàn)了對ZnO多殼層空心球殼層數(shù)和殼層間距的控制。

研究結果表明，以此材料制備的染料敏化太陽能電池的光電能量轉化效率不僅隨著空心球殼層數(shù)的增加而提高，與殼層間距也有著密切聯(lián)系。最外兩殼層相鄰的多殼層空心球比殼層隨機分布的多殼層空心球制備的太陽能電池具有更高的能量轉化效率。這是由于最外兩殼層相鄰的多殼層空心球不但具有更大的表面積，能夠吸附更多的染料分子，還能增強材料對光的散射，光在材料內(nèi)的路程增長，染料分子吸收光的概率也相應增大。

該成果為高效染料敏化太陽能電池光電極材料的設計開發(fā)開辟了新的途徑。相關研究結果發(fā)表在國際著名雜志《先進材料》（Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201104626）上。

由于課題組在多殼層空心球領域取得的突破性研究成果，王丹研究員受Energy & Environmental Science雜志邀稿，在該雜志上發(fā)表了Future Article (2012, 5(2), 5604-5618），總結了納微結構多殼層空心球的三種制備方法：硬模板法、軟模板法、無模板法，以及空心結構材料在染料敏化太陽能電池、燃料電池、鋰離子電池和超級電容器領域的應用；并創(chuàng)新性地提出了以硬模板法一步制備多殼層空心球的三種可能途徑。該論文在2011年11月和12月連續(xù)兩個月進入Top Ten most-read EES articles。