在國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金等支持下，中科院過(guò)程工程研究所王丹研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組及其合作者在以往成果的基礎(chǔ)上（Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2738-2741；中國(guó)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(jìn)一步發(fā)展了“時(shí)空多尺度模板法”，以吸附了金屬離子的碳球?yàn)槠瘘c(diǎn)，通過(guò)對(duì)熱處理方式和前驅(qū)體溶液濃度的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ZnO多殼層空心球殼層數(shù)和殼層間距的控制。

研究結(jié)果表明，以此材料制備的染料敏化太陽(yáng)能電池的光電能量轉(zhuǎn)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(jī)分布的多殼層空心球制備的太陽(yáng)能電池具有更高的能量轉(zhuǎn)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(qiáng)材料對(duì)光的散射，光在材料內(nèi)的路程增長(zhǎng)，染料分子吸收光的概率也相應(yīng)增大。

該成果為高效染料敏化太陽(yáng)能電池光電極材料的設(shè)計(jì)開發(fā)開辟了新的途徑。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際著名雜志《先進(jìn)材料》（Advanced Materials, 2012, DOI: 10.1002/adma.201104626）上。

由于課題組在多殼層空心球領(lǐng)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(jié)了納微結(jié)構(gòu)多殼層空心球的三種制備方法：硬模板法、軟模板法、無(wú)模板法，以及空心結(jié)構(gòu)材料在染料敏化太陽(yáng)能電池、燃料電池、鋰離子電池和超級(jí)電容器領(lǐng)域的應(yīng)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(gè)月進(jìn)入Top Ten most-read EES articles。