[發(fā)明專利]具有金屬納米結(jié)構(gòu)的等離子體增強(qiáng)的疊層染料敏化太陽(yáng)能電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410225481.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN104240958B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳兆鵬;胡志文;李振聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港城市大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G9/042
• 分類號(hào): H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 顧小曼;龍淳

1.一種等離子體增強(qiáng)的疊層染料敏化太陽(yáng)能電池系統(tǒng)，包含與光陽(yáng)極和光陰極兩者一體化的等離子體納米結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)各自的電子和空穴載體傳遞，其中所述光陽(yáng)極包含：

a)布置在透明導(dǎo)電基質(zhì)上的介孔n型半導(dǎo)體材料；

b)與起到電子受體材料作用的n型半導(dǎo)體材料一體化的等離子體納米結(jié)構(gòu)；和

c)起到電子供體材料作用的染料敏化劑，

所述光陰極包含：

a)布置在透明導(dǎo)電基質(zhì)上的介孔p型半導(dǎo)體材料；

b)與作為空穴受體材料起到p型半導(dǎo)體作用的p型半導(dǎo)體材料一體化的等離子體納米結(jié)構(gòu)；和

c)起到空穴供體材料作用的染料敏化劑；且

所述介孔n型半導(dǎo)體材料和所述介孔p型半導(dǎo)體材料處于層的形式，所述等離子體納米結(jié)構(gòu)包含多個(gè)經(jīng)由物理氣相沉積和之后的自組裝熱退火而合成并與介孔半導(dǎo)體光活性層一體化的等離子體納米島，

所述等離子體納米結(jié)構(gòu)包括由選自金、銀、銅和鋁所構(gòu)成的組的金屬制得的納米柱陣列；

所述等離子體納米結(jié)構(gòu)包括由選自金、銀、銅和鋁所構(gòu)成的組的金屬制得的納米空穴陣列；并且

所述等離子體納米結(jié)構(gòu)包括由選自金、銀、銅和鋁所構(gòu)成的組的金屬制得的金屬絕緣納米殼與由硅氧化物和鈦氧化物制得的絕緣核。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中起到電子供體材料作用的所述染料敏化劑包括選自釕、鋨、錸、鉑、鐵、銅的金屬?gòu)?fù)合物及其各自的金屬?gòu)?fù)合物衍生物；和/或卟啉、葉綠素、酞菁染料及其各自的衍生物；和/或選自香豆素染料、吲哚染料、四氫喹啉染料、三芳胺染料、雜蒽染料、咔唑染料、N,N-二烷基苯胺染料、半菁染料、部花菁染料、方酸菁染料、苝染料、蒽醌染料、氟硼二吡咯染料、寡聚噻吩染料、聚合型染料的有機(jī)染料及其各自的衍生物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中起到電子受體材料作用的所述n型半導(dǎo)體材料包括選自鈦氧化物、鋅氧化物、鎢氧化物、鉬氧化物的n型半導(dǎo)體金屬氧化物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中起到空穴供體材料作用的所述染料敏化劑包括“推-拉”染料，所述“推-拉”染料具有作為電子“推”部分的羧酸衍生的三芳胺核和電子接受基團(tuán)以及作為電子“拉”部分的2-(3,5,5-三甲基環(huán)己-2-烯亞基)-丙二腈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中起到空穴供體材料作用的所述染料敏化劑包括“供體-敏化劑”染料，所述“供體-敏化劑”染料具有共價(jià)附于錨定發(fā)色團(tuán)部分的次級(jí)電子受體。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中起到空穴供體材料作用的所述染料敏化劑包括p型半導(dǎo)體金屬氧化物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包含在所述光陽(yáng)極與所述光陰極之間的氧化還原介體，其中所述氧化還原介體包括液體氧化還原電解質(zhì)、凝膠和聚合物電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、固體有機(jī)空穴導(dǎo)體和無機(jī)固體空穴導(dǎo)體。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述n型半導(dǎo)體層經(jīng)由基于第一液體的涂布工序布置到所述透明導(dǎo)電基質(zhì)上，且所述p型半導(dǎo)體層經(jīng)由基于第二液體的涂布工序布置到所述透明導(dǎo)電基質(zhì)上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述基于第一液體的涂布工序或所述基于第二液體的涂布工序選自溶液涂布、噴墨印刷、旋涂、浸涂、刮涂、棒涂、噴涂、輥涂、狹縫式涂布、凹版涂布、柔版印刷、或絲網(wǎng)印刷。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，采用至少兩層構(gòu)造，配置為具有用于捕獲整個(gè)AM1.5太陽(yáng)光譜的可調(diào)光諧振，且包含布置在所述至少兩層構(gòu)造之間的中繼器層，其中所述中繼器層包含導(dǎo)電聚合物；和/或金屬氧化物。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述等離子體納米結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金、銀、銅、鋁或其組合的自組裝納米島。