[發明專利]染料敏化光電轉換器件及其制造方法，以及金屬氧化物漿料

有效

• 申請號: 201110305717.3
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN103035410B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李勇明;高濂;楊松旺
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48;H01L51/44
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)31261
• 代理人: 鄭優麗

技術領域

本技術涉及染料敏化光電轉換器件及其制造方法，以及金屬氧化物漿料。具體涉及使用金屬氧化物漿料形成多孔半導體層的染料敏化光電轉換器件的制造方法。

背景技術

太陽能資源極為豐富，是最具開發可能性的一種資源。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應將光能直接轉換為電能的裝置。太陽能電池使用太陽光作為能源，因此對環境影響小，具有極大的前景。

太陽能電池根據其使用的材料可以分類為硅太陽能電池，多元化合物薄膜太陽能電池，染料敏化光電轉換器件，有機太陽能電池等。其中，染料敏化光電轉換器件是近年最受矚目的一種電池。

作為染料敏化光電轉換器件，由瑞士洛桑理工大學的研究者提出的電池被廣為人知(例如，參照非專利文獻1)。該電池是將分子敏化的多孔半導體層(TiO₂層、ZnO層等)作為光陽極的半導體太陽能電池，具有低成本、結構簡單、容易制造、適合量產等種種優越性。

作為多孔半導體層的制造方法，提出有使用金屬氧化物漿料的技術(例如，參照專利文獻1、非專利文獻2、3)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利文獻特開2006-49311號公報

非專利文獻

非專利文獻1：B.O’Regan、M.Nature、353、737(1991)

非專利文獻2：S.Ito et al、“Fabrication of Thin Film Dye Sensitized Solar Cells with Solar to Electric Power Conversion Efficiency over 10％”、Thin Solid Films 2008、516、4613-4619。

非專利文獻3：Z.S.Wang et al、“Significant Influence of TiO₂Photoelectrode Morphology on the Energy Conversion Efficiency of N719 Dye-Sensitized Solar Cell、”Coord.Chem.Rev.2004、248、1381-1389。

發明內容

發明要解決的問題

但是，在上述專利文獻1、非專利文獻2、3中記載的技術中，將氧化鈦漿料反復地涂敷、干燥、烘焙才能夠得到期望的厚度和效果。為了這樣地反復進行涂敷、干燥、烘焙，成膜處理需要大量的時間和能源，因此這些技術從工業量產的觀點來看是不現實的技術。

因此，本技術的目的是提供能夠實現優異的生產性的染料敏化光電轉換器件及其制造方法，以及金屬氧化物漿料。

用于解決問題的手段

為了解決上述問題，第一技術是一種染料敏化光電轉換器件的制造方法，包括以下步驟：

通過將至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒、至少一種以上的散射顆粒以及粘結劑分散到分散劑中來制備金屬氧化物漿料；以及

使用金屬氧化物漿料形成多孔半導體層；

其中，至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒分別具有不同的粒徑分布。

第二技術是一種染料敏化光電轉換器件，包括：光電極、對電極以及電解質層，其中，

光電極包括導電層以及多孔半導體層，

多孔半導體層包括至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒和至少一種以上的散射顆粒，

至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒分別具有不同的粒徑分布。

第三技術是一種用于染料敏化光電轉換器件的金屬氧化物漿料，包含：

至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒；

至少一種以上的散射顆粒；

粘結劑；以及

分散劑；

其中，至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒分別具有不同的粒徑分布。

在本技術中，優選如下：將具有不同粒徑分布的至少兩種以上的金屬氧化物納米顆粒和至少一種以上的散射顆粒均勻地分散到溶解了粘結劑的分散劑中，來制造具有預定流變學特性的金屬氧化物漿料。

在本技術中，優選如下：在將高結晶性的氧化物納米膠體涂敷到導電層或導電性基材上并進行烘焙形成粘附層之后，在粘附層的表面上涂敷一次金屬氧化物漿料的分散體來形成金屬氧化物電極。

在本技術中，優選如下：將具有使用上述金屬氧化物漿料形成的多孔半導體層的光電極、包含TiO₂(B)型納米線的凝膠狀電解質層以及具有多孔石墨烯層的對電極組合來使用。