本发明一种高分散性TiO₂纳米晶的制备方法和应用；属于有机聚合物薄膜太阳能电池制备领域。本发明以廉价的钛酸四丁酯为原料，采用正丁醇为稳定剂，采用有机酸与无机酸为复合催化剂，采用溶胶凝胶合成方法合成TiO₂纳米晶。所合成的纳米晶结晶度高、分散性好、粒子尺寸分布集中。本发明所述高分散性TiO₂纳米晶的应用为使用该TiO₂纳米晶作为缓冲层修饰顶部阴极。本发明提高了有机太阳能电池器件的光电转换效率，解决有机聚合物太阳能电池在空气中迅速衰减的难题。本发明工艺简单，实用，便于产业化生产。