專利名稱：染料敏化太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池及其制造方法，具體地涉及一種適合安裝在公共 場所的染料敏化太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于太陽能電池是利用太陽光作為能源，將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的光電變換裝置， 因此，對地球環(huán)境的影響極小，期望更進(jìn)一步地推廣太陽能電池。對于太陽能電池，主要為采用單晶硅或多晶硅的晶體硅太陽能電池，以及非晶硅 太陽能電池。另一方面，于1991年由GAtzel等人提出的染料敏化太陽能電池引起了人們的注 意，原因在于染料敏化太陽能電池能夠取得高光電轉(zhuǎn)換效率，并且，與已知的硅太陽能電池 不同，制造時(shí)無需大型裝置，因此能夠低成本地制造(例如，參考非專利文獻(xiàn)1)。染料敏化太陽能電池通常具有如下的結(jié)構(gòu)，即，染料敏化多孔半導(dǎo)體層被布置成 與對置電極相對，其中，所述染料敏化多孔半導(dǎo)體層通過使由氧化鈦等構(gòu)成且在透明導(dǎo)電 基板上形成的多孔半導(dǎo)體層保持敏化染料而獲得，所述對置電極通過在基板上形成鉬層等 獲得；染料敏化太陽能電池的外周部由密封劑密封；并且在電極之間的空間內(nèi)填充有包含 例如碘或碘化物離子等氧化還原類電解質(zhì)。引文目錄非專利文獻(xiàn)NPL 1 =Nature, 353，p. 737 (1991)

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)染料敏化太陽能電池被安裝到公共場所時(shí)，相信使觀察者感覺舒適的設(shè)計(jì)性能 優(yōu)良的染料敏化太陽能電池是優(yōu)選的。但是，據(jù)本發(fā)明的發(fā)明者所知，還沒有人從此觀點(diǎn)出發(fā)提出應(yīng)該使染料敏化太陽 能電池具有設(shè)計(jì)性能。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率，低成本地制造，并具 有優(yōu)良設(shè)計(jì)性能的染料敏化太陽能電池及其制造方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供一種染料敏化太陽能電池，所述染料 敏化太陽能電池包括透明導(dǎo)電基板；單個(gè)或多個(gè)多孔氧化鈦層，其形成在所述透明導(dǎo)電 基板上，由氧化鈦微粒構(gòu)成，并保持敏化染料；對置電極，其被形成為與所述多孔氧化鈦層 相對；以及電解質(zhì)層，其形成在所述多孔氧化鈦層和所述對置電極之間，其中，所述多孔氧 化鈦層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述氧化鈦微粒的顆粒 尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦 微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。本發(fā)明的第二方面提供一種染料敏化太陽能電池的制造方法，所述方法包括如下步驟單次或多次地按相同圖案或不同圖案將分散有氧化鈦微粒的漿料絲網(wǎng)印刷到透明導(dǎo) 電基板上的步驟；通過煅燒所述漿料形成單個(gè)或多個(gè)多孔氧化鈦層的步驟；使所述多孔氧 化鈦層保持敏化染料的步驟；形成與所述多孔氧化鈦層相對的對置電極的步驟；以及在所 述多孔氧化鈦層和所述對置電極之間形成電解質(zhì)層的步驟，其中，所述多孔氧化鈦層被形 成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述氧化鈦微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生 所需顏色，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成，則 通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。在本發(fā)明的第一方面和第二方面中，多孔氧化鈦層可以被選擇性地形成為，通過 選擇敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、氧化鈦微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色并形成所需 圖案，或者，如果氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成，則通過選擇 所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色并形成所需圖案。本發(fā)明的第三方面提供一種染料敏化太陽能電池，所述染料敏化太陽能電池包 括透明導(dǎo)電基板；單個(gè)或多個(gè)多孔半導(dǎo)體氧化物層，其形成在所述透明導(dǎo)電基板上，由半 導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成，并保持敏化染料；對置電極，其被形成為與所述多孔半導(dǎo)體氧化物層 相對；以及電解質(zhì)層，其形成在所述多孔半導(dǎo)體氧化物層和所述對置電極之間，其中，所述 多孔半導(dǎo)體氧化物層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述半導(dǎo) 體氧化物微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述半導(dǎo)體氧化物微粒由具有不同 顆粒尺寸的至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒 的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。本發(fā)明的第四方面提供一種染料敏化太陽能電池的制造方法，所述方法包括如下 步驟單次或多次地按相同圖案或不同圖案將分散有半導(dǎo)體氧化物微粒的漿料絲網(wǎng)印刷到 透明導(dǎo)電基板上的步驟；通過煅燒所述漿料形成單個(gè)或多個(gè)多孔半導(dǎo)體氧化物層的步驟； 使所述多孔半導(dǎo)體氧化物層保持敏化染料的步驟；形成與所述多孔半導(dǎo)體氧化物層相對的 對置電極的步驟；以及在所述多孔半導(dǎo)體氧化物層和所述對置電極之間形成電解質(zhì)層的步 驟，其中，所述多孔半導(dǎo)體氧化物層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié) 構(gòu)、所述半導(dǎo)體氧化物微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述半導(dǎo)體氧化物微粒 由具有不同顆粒尺寸的至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種半導(dǎo)體 氧化物微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。在本發(fā)明的第三方面和第四方面中，多孔半導(dǎo)體氧化物層被選擇性地形成為，通 過選擇敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體氧化物微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色并 形成所需圖案，或者，如果半導(dǎo)體氧化物微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種半導(dǎo)體氧化 物微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色并形 成所需圖案。構(gòu)成多孔半導(dǎo)體氧化物層的半導(dǎo)體氧化物微粒的材料示例包括氧化鈦(TiO2)、氧 化鋅(ZnO)、氧化鎢(WO3)、氧化鈮(Nb2O5)、鈦酸鍶(TiSrO3)和氧化錫(SnO2)。在這些材料 中，優(yōu)選銳鈦型氧化鈦。半導(dǎo)體氧化物微粒的種類不限于這些，并可以以組合的方式使用這 些材料。此外，半導(dǎo)體氧化物微粒可選擇性地具有例如顆粒形狀、管狀、棒狀等各種形式。通常，半導(dǎo)體氧化物微粒的平均初級顆粒(primary particle)的尺寸優(yōu)選為1 200nm，更優(yōu)選為5 lOOnm。此外，可以在具有上述平均顆粒尺寸的半導(dǎo)體氧化物微粒中添
7加平均顆粒尺寸大于上述平均顆粒尺寸的半導(dǎo)體氧化物微粒，從而利用具有較大平均顆粒 尺寸的半導(dǎo)體氧化物微粒散射入射光，以提高量子產(chǎn)率。在這種情況下，添加的半導(dǎo)體氧化 物微粒的平均顆粒尺寸優(yōu)選為20 500nm。在具有這樣結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的染料敏化太陽能電池中，通過選擇氧化鈦微?；虬雽?dǎo) 體氧化物微粒所保持的敏化染料的種類、多孔氧化鈦層或多孔半導(dǎo)體氧化物層的厚度、堆 疊結(jié)構(gòu)、氧化鈦微?；虬雽?dǎo)體氧化物微粒的顆粒尺寸，或者，如果所述氧化鈦微?；虬雽?dǎo)體 氧化物微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒或半導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成時(shí)，通過 選擇所述至少兩種氧化鈦微?；虬雽?dǎo)體氧化物微粒的組合比例，多孔氧化鈦層或多孔半導(dǎo) 體氧化物層可以產(chǎn)生所需顏色。此外，根據(jù)需要，可以使用多孔氧化鈦層或多孔半導(dǎo)體氧化物層的圖形和布置形 成所需圖案。換句話說，在本發(fā)明中，可以利用多孔氧化鈦層或多孔半導(dǎo)體氧化物層來顯示 所需色彩設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種除了可以獲得公知的染料敏化太陽能電池已具備的高 光電轉(zhuǎn)換效率和低制造成本的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠?qū)崿F(xiàn)具有通過顯示所需顏色或所需色彩設(shè)計(jì) 獲得的優(yōu)良設(shè)計(jì)性能的染料敏化太陽能電池。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的截面圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的俯視圖。圖3為當(dāng)從將要形成染料敏化多孔氧化鈦層的透明導(dǎo)電基板的透明導(dǎo)電層側(cè)看 染料敏化太陽能電池時(shí)，本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的俯視圖。圖4為當(dāng)從將要形成對置電極的透明導(dǎo)電基板的透明導(dǎo)電層側(cè)看染料敏化太陽 能電池時(shí)，本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的俯視圖。圖5為描述本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的制造方法的截面圖。圖6為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖7為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖8為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖9為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖10為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖11為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖12為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖13為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖14為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖15為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖16為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖17為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖18為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖19為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖20為描述用于控制通過使用在本發(fā)明第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中包 含的染料保持多孔氧化鈦層產(chǎn)生的顏色的方法的示意線性圖。圖21為本發(fā)明第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的截面圖。圖22為表示設(shè)置在本發(fā)明第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中的光接收面上的 光量調(diào)節(jié)板的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，對用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式(以下稱為實(shí)施例)進(jìn)行說明。將按照以下的順序?qū)?shí)施例進(jìn)行說明。1.第一實(shí)施例(染料敏化太陽能電池及其制造方法)2.第二實(shí)施例(染料敏化太陽能電池)3.第三實(shí)施例(染料敏化太陽能電池)1.第一實(shí)施例染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖1為表示第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池的截面圖。圖2為染料敏化太陽能 電池的俯視圖。圖1為沿圖2的X-X線的截面圖。如圖1和圖2所示，在該染料敏化太陽能電池中，在透明導(dǎo)電基板1的透明導(dǎo)電層 Ib上形成有各自具有所需圖案的多個(gè)染料保持多孔氧化鈦層，透明導(dǎo)電基板1是通過在透 明基板Ia上形成透明導(dǎo)電層Ib獲得的。通過染料保持多孔氧化鈦層保持的敏化染料的 種類以及染料保持多孔氧化鈦層的數(shù)量、形狀和配置，根據(jù)染料敏化太陽能電池的光接收 面顯示的顏色或顏色和圖案決定。在此，作為示例，假設(shè)形成有四個(gè)染料保持多孔氧化鈦層 2a 2d。圖1和圖2所示的染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的形狀和布置僅是示意性示 例，并無特定限定。另一方面，在透明導(dǎo)電基板3的透明導(dǎo)電層3b上形成有對置電極4，透 明導(dǎo)電基板3是通過在透明基板3a上形成透明導(dǎo)電層3b獲得的。此外，當(dāng)形成有染料保持 多孔氧化鈦層2a 2d的透明導(dǎo)電基板1面對形成有對置電極4的透明導(dǎo)電基板3，從而在 染料保持多孔氧化鈦層2a 2d與對置電極4之間形成預(yù)定間隔時(shí)，透明導(dǎo)電基板1和透明導(dǎo)電基板3在夾在它們之間的區(qū)域的外周部彼此粘接并由密封劑5密封。染料保持多孔 氧化鈦層2a 2d與對置電極4之間的間隔，例如為1 100 μ m,典型的為幾十 100 μ m， 優(yōu)選為1 50 μ m。由對置電極4、密封劑5以及形成有染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的 透明導(dǎo)電層Ib圍成的空間填充有電解質(zhì)層6。在這種情況下，光接收面為透明導(dǎo)電基板1 與形成有染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的面相對的表面。透明導(dǎo)電基板1和3具有相同的正方形或矩形的平面形狀。在這種情況下，如圖 1和圖2所示，當(dāng)與透明導(dǎo)電基板1和3的彼此正交的兩邊平行的方向?yàn)棣州S和y軸時(shí)，透 明導(dǎo)電基板1和3在χ軸方向上錯(cuò)開寬度a，在y軸方向上錯(cuò)開寬度b。例如，當(dāng)透明導(dǎo)電 基板1和3各自具有正方形的平面形狀時(shí)，透明導(dǎo)電基板1和3在一個(gè)對角線的方向上彼 此錯(cuò)開，并滿足a = b。在透明導(dǎo)電基板1和3各自的透明導(dǎo)電層Ib和3b的位于密封劑5 外側(cè)的部分上形成有集電層7。該集電層7被用于允許與外部引線連接，或者當(dāng)染料敏化太 陽能電池彼此連接時(shí)使用。圖3表示透明導(dǎo)電基板1的透明導(dǎo)電層Ib側(cè)的表面。如圖3所示，透明導(dǎo)電層Ib 被除去了位于透明導(dǎo)電基板1的彼此正交的兩邊的寬度為a和b的細(xì)長區(qū)域。透明基板Ia 在該區(qū)域中露出。此外，密封劑5的沿透明導(dǎo)電基板1兩邊的部分與透明基板Ia上的露出 的區(qū)域粘接(參照圖1)。圖4表示透明導(dǎo)電基板3的透明導(dǎo)電層3b側(cè)的表面。如圖4所 示，透明導(dǎo)電層3b被除去了位于透明導(dǎo)電基板3的彼此正交的兩邊的寬度為a和b的細(xì)長 區(qū)域。透明基板3a在該區(qū)域中露出。此外，密封劑5的沿透明導(dǎo)電基板3兩邊的部分與透 明基板3a上露出的區(qū)域粘接(參照圖1)。雖然未在圖4中示出，但對置電極4也具有與透 明導(dǎo)電層3b相同的平面形狀(參照圖1)。在透明導(dǎo)電基板3的一個(gè)角部上形成有填充孔 8，該填充孔8用于注入電解質(zhì)層6且最終將被堵住。透明導(dǎo)電基板1的透明基板Ia和透明導(dǎo)電基板3的透明基板3a的材料沒有特別 限定，可以采用各種透明材料。優(yōu)選地，透明基板Ia和3a具有對從染料敏化太陽能電池外 部侵入的水和氣體的阻隔性、耐溶劑性、耐候性等特性。透明基板Ia和3a的示例包括例如 由石英、藍(lán)寶石或玻璃等材料構(gòu)成的透明無機(jī)基板，以及例如由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚 萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、四乙酰纖 維素、苯氧基溴化物、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚芳酯、聚砜或聚烯烴等材料構(gòu)成 的透明塑料基板。在這些基板中，特別是在可見光區(qū)域具有高的透射性的基板是優(yōu)選的，但 透明基板Ia和3a不限于這樣的基板。透明基板Ia和3a的厚度不特別限定，可以根據(jù)光 的透射性以及對從染料敏化太陽能電池的外部到內(nèi)部的阻隔特性等自由地確定。優(yōu)選地，透明導(dǎo)電基板1和3的表面電阻(方塊電阻)盡可能地低。具體地，透明導(dǎo) 電基板1和3的表面電阻優(yōu)選為500 Ω /sq以下，更優(yōu)選為100 Ω /sq。可以采用公知的材料 作為透明導(dǎo)電基板1的透明導(dǎo)電層Ib以及透明導(dǎo)電基板3的透明導(dǎo)電層3b的材料。透明 導(dǎo)電層Ib和3b的材料示例包括銦錫氧化物(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻銻氧化錫(ATO)、 氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)以及銦鋅氧化物(IZO)。然而，透明導(dǎo)電層Ib和3b的材料不 限于這些，并可以以組合的方式使用上述材料。染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的敏化染料沒有特別限定，只要具有敏化作用。優(yōu) 選地，敏化染料具有吸附到多孔氧化鈦層的酸性官能團(tuán)。具體地，敏化染料優(yōu)選具有羧基或 磷酸基等，并特別優(yōu)選具有羧基。敏化染料的示例包括諸如羅丹明B、玫瑰紅、曙紅以及紅霉素等咕噸染料；諸如布花青、醌花青(quinocyanine)以及隱花青等花青染料；諸如酚藏花 紅、卡布里藍(lán)(Cabri blue)、6_巰基嘌呤核苷(thiocine)以及亞甲基藍(lán)等堿性染料；諸如 葉綠素、鋅卟啉、鎂卟啉等卟啉化合物；偶氮染料；酞菁類化合物；香豆素類化合物；聯(lián)吡啶 絡(luò)合物；蒽醌類染料；以及多環(huán)醌類染料。在上述染料中，優(yōu)選配位體包括吡啶環(huán)或咪唑環(huán) 的金屬絡(luò)合染料，原因在于具有高的量子產(chǎn)率，其中，金屬為從由釕Ru、鋨Os、銥Ir、鉬Pt、 鈷Co、鐵Fe以及銅Cu構(gòu)成的組中選擇的至少一種金屬。特別地，優(yōu)選具有順-二(異硫 氰酸酯)-N，N-二(2，2'-聯(lián)吡啶_4，4' - 二羧酸)_釕(II)或者三(異硫氰酸酯)_釕 (Π)-2，2' 6'，2〃 -三聯(lián)吡啶_4，4'，4〃 -三羧酸作為基本骨架的染料分子，原因在于 寬的吸收波長范圍。但敏化染料不限于上述染料。典型地，可以使用上述敏化染料中的一 種，但也可以以組合的形式使用上述敏化染料。將敏化染料吸附到多孔氧化鈦層的方法沒有特別限定。例如，可以將上述敏化染 料溶解到例如醇、腈、硝基甲烷、鹵代烴、醚、二甲基亞砜、酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1，3_ 二甲 基咪唑啉酮、3-甲基噁唑烷酮、酯、碳酸酯、酮、烴、水等溶劑中，并且可以將多孔氧化鈦層浸 入到制得的染料溶液中?？商娲?，可以將制得的染料溶液涂敷到多孔氧化鈦層上。此外， 可以添加脫氧膽酸等以抑制敏化染料分子之間的結(jié)合。此外，可以選擇性地添加紫外線吸 收劑。在吸附敏化染料后，可利用胺對多孔氧化鈦層的表面進(jìn)行處理，從而有助于去除 過多吸附的敏化染料。胺的示例包括吡啶、4-叔丁基吡啶以及聚乙烯吡啶等。當(dāng)胺為液體 狀態(tài)時(shí)，可直接使用胺或?qū)啡芙庠谟袡C(jī)溶劑中后使用。對于對置電極4，可以采用任意導(dǎo)電材料。只要在對置電極4的與染料保持多孔氧 化鈦層2a 2d相對的表面上形成有導(dǎo)電催化劑層，甚至也可以使用絕緣材料。優(yōu)選采用電 化學(xué)穩(wěn)定材料構(gòu)成對置電極4，例如鉬、金、碳或?qū)щ娋酆衔?。此外，為了提高氧化還原的催 化效果，對置電極4的與染料保持多孔氧化鈦層2a 2d相對的表面優(yōu)選具有微觀結(jié)構(gòu)以 增大表面積。例如，期望采用鉬黑(platinum black)狀態(tài)的鉬或多孔狀態(tài)的碳。鉬黑狀態(tài) 可通過例如鉬的陽極氧化法或鉬化合物的還原處理等獲得。多孔狀態(tài)的碳可通過燒結(jié)碳微 粒或煅燒有機(jī)聚合物獲得?？商娲兀哂型该餍缘膶χ秒姌O4可通過如下方式形成，即， 在透明導(dǎo)電基板3上設(shè)置例如由鉬等具有高的氧化還原催化效果的金屬構(gòu)成的布線，或者 用鉬化合物對表面進(jìn)行還原處理。對密封劑5的材料沒有特殊限定，優(yōu)選使用具有耐光性、絕緣性以及防水性的材 料。密封劑5的材料的示例包括環(huán)氧樹脂、紫外線固化樹脂、丙烯酸樹脂、聚異丁烯樹脂、 EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)、離聚物樹脂、陶瓷以及各種熱封膜?？刹捎霉碾娊赓|(zhì)層作為電解質(zhì)層6。構(gòu)成電解質(zhì)層6的材料的示例包括碘 (I2)與金屬碘化物或有機(jī)碘化物的組合以及溴(Br2)與金屬溴化物或有機(jī)溴化物的組合。 構(gòu)成電解質(zhì)層6的材料的其他示例包括諸如亞鐵氰酸鹽/鐵氰酸鹽和二茂鐵/ 二茂鐵離 子等金屬絡(luò)合物；多硫化鈉和烷基硫醇/烷基二硫化物等含硫化合物；紫羅堿染料；以及氫 醌/醌等。對于金屬化合物，優(yōu)選采用鋰Li、鈉Na、鉀K、鎂Mg、鈣Ca或銫Cs等陽離子。對 于有機(jī)化合物，優(yōu)選采用例如四烷基銨、吡啶和咪唑鐺等季銨化合物的陽離子。但陽離子不 限于這些，并可以以組合的方式使用。其中，優(yōu)選采用將I2與碘化鋰LiI、碘化鈉NaI或諸如 碘化咪唑鐺等季銨化合物組合而獲得的電解質(zhì)。電解質(zhì)鹽在溶劑中的濃度優(yōu)選為0. 05
1110M,更優(yōu)選為0. 05 5M，再優(yōu)選為0. 2 3M。I2或Br2的濃度優(yōu)選為0. 0005 1M，更優(yōu) 選為0. 001 0. 5M，再優(yōu)選為0. 001 0. 3M。此外，為了提高染料敏化太陽能電池的開路 電壓，可添加例如4-叔丁基吡啶或苯并咪唑鐺(benzimidazolium)等添加劑。構(gòu)成上述電解質(zhì)組分的溶劑的非限定性示例包括水、醇、醚、酯、碳酸酯、內(nèi)酯、羧 酸酯、磷酸三酯、雜環(huán)化合物、腈、酮、酰胺、硝基甲烷、鹵代烴、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、N-甲基 吡咯烷酮、1，3_ 二甲基咪唑啉酮、3-甲基噁唑烷酮以及烴。另外，可以以組合的方式使用上 述溶劑。此外，四烷基_、吡啶_或咪唑鐺-季銨鹽的離子液體也可用作溶劑。為了抑制染料敏化太陽能電池的漏液和電解質(zhì)的揮發(fā)，可以將膠凝劑、聚合物或 交聯(lián)單體等溶解到上述電解質(zhì)組分中，或者可以使用通過分散無機(jī)陶瓷顆粒獲得的凝膠狀 電解質(zhì)。對于凝膠基質(zhì)與電解質(zhì)組分之間的比例，電解質(zhì)組分多時(shí)離子導(dǎo)電率增加，但機(jī)械 強(qiáng)度降低。相反地，電解質(zhì)組分過少時(shí)機(jī)械強(qiáng)度增加，但離子導(dǎo)電率降低。因此，電解質(zhì)組 分的量優(yōu)選為凝膠狀電解質(zhì)的50 99wt%，更加優(yōu)選為80 97wt%。此外，還可以通過 將電解質(zhì)和增塑劑溶解到聚合物中并通過揮發(fā)去除增塑劑來獲得全固體型染料敏化太陽 能電池。在該染料敏化太陽能電池中，染料保持多孔氧化鈦層2a 2d被形成為使得，通過 選擇敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、氧化鈦微粒的顆粒尺寸，或者，當(dāng)氧化鈦微粒由具有 不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成時(shí)，通過選擇至少兩種氧化鈦微粒的組合比例， 來產(chǎn)生與在染料敏化太陽能電池的光接收面上顯示的圖案的著色對應(yīng)的所需顏色。下面對 利用染料保持多孔氧化鈦層2a 2d產(chǎn)生的顏色的控制方法進(jìn)行具體說明。染料敏化太陽能電池的制造方法接下來，對該染料敏化太陽能電池的制造方法進(jìn)行說明。首先，如圖3所示，除去沿著透明導(dǎo)電基板1的彼此正交的兩邊的區(qū)域的透明導(dǎo)電 層lb，從而使透明基板Ia在該區(qū)域中露出。接下來，對應(yīng)于將要形成的染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的圖案和將通過染料 保持多孔氧化鈦層2a 2d產(chǎn)生的顏色，以適當(dāng)?shù)暮穸群瓦m當(dāng)?shù)拇螖?shù)將通過分散具有適當(dāng) 顆粒尺寸的氧化鈦微粒而獲得的漿料，涂敷到透明導(dǎo)電基板1的透明導(dǎo)電層Ib上。圖5A 圖5D表示依次涂敷與染料保持多孔氧化鈦層2a 2d對應(yīng)的漿料P1 P4的示例。然而，漿料P1 p4的涂敷順序不限于此。之后，在例如450 650°C的溫度下，對如上所述按適當(dāng)?shù)膱D案被涂敷有漿WP1 P4的透明導(dǎo)電基板1進(jìn)行煅燒，以燒結(jié)氧化鈦微粒。隨后，例如，通過將氧化鈦微粒已燒結(jié)的透明導(dǎo)電基板1浸入到染料溶液中，使氧 化鈦微粒中保持敏化染料。由此，形成染料保持多孔氧化鈦層2a 2d。另一方面，如圖4所示，在透明導(dǎo)電基板3的透明導(dǎo)電層3b上形成對置電極4之 后，除去沿透明導(dǎo)電基板3的彼此正交的兩邊的區(qū)域的對置電極4和透明導(dǎo)電層3b，從而使 透明基板3a在該區(qū)域中露出。然后，將透明導(dǎo)電基板1和透明導(dǎo)電基板3設(shè)置成使得染料保持多孔氧化鈦層 2a 2d和對置電極4彼此相對，并具有例如1 100 μ m，優(yōu)選1 50 μ m的預(yù)定間隔，同 時(shí)，透明導(dǎo)電基板1與透明導(dǎo)電基板3在χ軸方向上錯(cuò)開寬度a，在y軸方向上錯(cuò)開寬度b。 形成將封入有電解質(zhì)層6并由密封劑5密封的空間，并且例如通過預(yù)先形成在透明導(dǎo)電基板3中的填充孔8，將電解質(zhì)層6注入到該空間內(nèi)。之后，堵住該填充孔8。這樣，就制造出 了預(yù)期的染料敏化太陽能電池。染料敏化太陽能電池的操作接下來，對該染料敏化太陽能電池的操作進(jìn)行說明。入射到透明導(dǎo)電基板1的光接收面的光，穿過透明導(dǎo)電基板1入射到染料保持多 孔氧化鈦層2a 2c！上。入射到染料保持多孔氧化鈦層2a 2d上的光激發(fā)染料保持多孔 氧化鈦層2a 2d的敏化染料，從而產(chǎn)生電子。產(chǎn)生的電子迅速地從敏化染料被供給到染 料保持多孔氧化鈦層2a 2d的氧化鈦微粒。另一方面，失去電子的敏化染料接收來自電 解質(zhì)層6的離子的電子，并且已供給電子的分子再從對置電極4的表面接收電子。通過這 一系列的反應(yīng)，在電連接至染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的透明導(dǎo)電基板1與透明導(dǎo)電 基板3之間產(chǎn)生電動(dòng)勢。以這種方式，執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換?？刂迫玖厦艋柲茈姵禺a(chǎn)牛的顏餼的方法下面，對利用染料保持多孔氧化鈦層2a 2d控制染料敏化太陽能電池產(chǎn)生的顏 色的方法進(jìn)行具體說明。1.基于散射顆粒含量的顏色控制涂敷由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料以形成單一層(厚度3μπι)。 然后，在該層上涂敷一混合漿料以形成另一單一層(厚度5 μ m或6 μ m)，該混合漿料是通 過在顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒的漿料中混入10 IOOwt%的由顆粒尺寸為400nm的 氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料而獲得的。之后，進(jìn)行煅燒使?jié){料固化。在這種情況下，構(gòu)成第二層 的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒為光散射顆粒，顏色隨顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒 的含量改變。采用0131、0149、町19、黑染料(black dye)以及混合染料(D131+黑染料)作為氧 化鈦微粒中保持的敏化染料。在此，D131的正式名稱為，2-氰基-3-[4-[4-(2，2-二苯基乙 烯基)苯基]-l，2，3，3a，4，8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚_7_基]-2-丙烯酸。此外，D149的正式名 稱為，5-[[4-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚_7_基] 亞甲基]-2- (3-乙基-4-氧代-2-硫代-5-噻唑烷亞基)-4-氧代-3-噻唑烷乙酸。此夕卜， N719為順-二(異硫氰酸酯)_ 二(2，2’ -聯(lián)吡啶-4，4’ - 二羧酸)釕(II) 二(四丁銨) 絡(luò)合物，屬于一種聯(lián)吡啶絡(luò)合物。此外，黑染料為三(異硫氰酸酯)(2，2' 6'，2"-三聯(lián) 吡啶_4，4'，4"-三羧酸)釕(II)三(四丁銨)絡(luò)合物，屬于一種三聯(lián)吡啶絡(luò)合物。圖6 圖10表示當(dāng)采用各種敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)散射顆粒含量(χ) 改變。在圖6 圖10中，橫軸上的散射顆粒含量的單位為[含量％/10]。圖6表示采用D131作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)散射顆粒含量(χ)改 變。在圖 6 中，R 由 y = -0. 16x2+2. 12X+229 表示，G 由 y = -6. 31η(χ)+175 表示，B 由 y =-11. Iln(χ) +51 表示。圖7表示采用D149作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)散射顆粒含量(χ)改 變。在圖 7 中，R 由 y = 0. 43x2-7. 9X+78 表示，G 由 y = 0. 13x2_2. 3x+18 表示，B 由 y = 0. 27x2-4. 9X+54 表示。圖8表示采用N719作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)散射顆粒含量(χ) 改變。在圖 8 中，R 由 y = -15. 51η (χ)+150 表示，G 由 y = -9. 51η (χ) +51 表示，B 由 y(χ)+39 表示。圖9表示采用黑染料作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)散射顆粒含量(χ) 改變。在圖 9 中，R 由 y = -14. 21η(χ)+101 表示，G 由 y = -16. 91n(x)+119 表示，B 由 y =-10. 81η(χ)+61 表示。圖10表示采用混合染料(D131+黑染料)作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù) 散射顆粒含量(χ)改變。在圖10中，R由y = -16. 31η (χ) +132表示，G由y = -11. 51η (χ) +89 表示，B由y = -0. 73x+37表示。2.基于散射層的堆疊層數(shù)的顏色控制涂敷由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料以形成單一層(厚度3μπι)。 然后，在該層上涂敷1 3層混合漿料，該混合漿料是通過在顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微 粒的漿料混入20襯％的由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料。之后，進(jìn)行煅燒使 漿料固化。在這種情況下，由混合漿料構(gòu)成且包含作為光散射顆粒的顆粒尺寸為400nm的 氧化鈦微粒的第二層為散射層，顏色隨混合漿料的堆疊層數(shù)改變。采用D131、D149、N719、黑染料以及混合染料(D131+黑染料)作為在氧化鈦微粒 中保持的敏化染料。圖11 圖15表示采用各種敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)混合漿料的堆疊 層數(shù)(χ)改變?；旌蠞{料是通過將20wt%的由顆粒尺寸約為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿 料與由顆粒尺寸約為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料混勻獲得的。圖11表示采用D131作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)混合漿料的堆疊層數(shù) (X)改變。在圖 11 中，R 由 y = 2X+231 表示，G 由 y = _13x+175 表示，B 由 y = -5. 5x+37表不。圖12表示采用D149作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)混合漿料的堆疊層 數(shù)(χ)改變。在圖 12 中，R 由 y = -301η(χ)+47 表示，G 由 y = -6. 81η(χ)+10 表示，B 由 y =-251η(χ)+38 表示。圖13表示采用Ν719作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)混合漿料的堆疊層數(shù) (χ)改變。在圖 13 中，R 由 y = -37. 5x+169 表示，G 由 y = _18x+62 表示，B 由 y = _15x+57表不。圖14表示采用黑染料作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)混合漿料的堆疊層 數(shù)(χ)改變。在圖14中，R由y = 501η(χ) +80表示，G由y = -331η(χ) +93表示，B由y =-8x+52 表示。圖15表示采用混合染料(D131+黑染料)作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù) 混合漿料的堆疊層數(shù)(X)改變。在圖15中，R由y = -22X+127表示，G由y = -17. 5x+88 表示，B 由 y = -211η(χ)+38 表示。3.基于透明層的堆疊層數(shù)的顏色控制在涂敷一層或兩層由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料后，進(jìn)行煅燒以 使?jié){料固化。在這種情況下，由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料形成了透明層， 顏色隨透明層的堆疊層數(shù)改變。采用D131、D149、N719、黑染料以及混合染料(D131+黑染料)作為在氧化鈦微粒 中保持的敏化染料。
圖16 圖20表示采用各種敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)漿料的堆疊層數(shù) (x)改變。由顆粒尺寸大約為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的漿料的堆疊層數(shù)為1層或2層。圖16表示采用D131作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)漿料的堆疊層數(shù)(χ) 改變。在圖16中，R由y = -x+234表示，G由y = _14x+213表示，B由y = -7x+68表示。圖17表示采用D149作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)漿料的堆疊層數(shù)(χ) 改變。在圖17中，R由y = -6x+88表示，G由y = -3x+58表示，B由y = -χ+21表示。圖18表示采用Ν719作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)漿料的堆疊層數(shù)(χ) 改變。在圖18中，R由y = -35X+228表示，G由y = _42x+139表示，B由y = _29x+95表不。圖19表示采用黑染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根據(jù)漿料的堆疊層數(shù)(χ)變化。在圖 19 中，R 由 y = -49X+222 表示，G 由 y = -44x+236 表示，B 由 y = _34x+147 表示。圖20表示采用混合染料(D131+黑染料)作為敏化染料時(shí)，RGB顏色坐標(biāo)(y)根 據(jù)漿料的堆疊層數(shù)(χ)改變。在圖20中，R由y = 163表示，G由y = _23x+143表示，B由 y = -ΙΟχ+57 表示。通過組合基于散射顆粒含量的顏色控制、基于散射層的堆疊層數(shù)的顏色控制、基 于透明層的堆疊層數(shù)的顏色控制以及敏化染料的選擇，可以利用染料保持多孔氧化鈦層 2a 2d在光接收面上顯示各種顏色。具體地，如表1 5所示，利用上述5種敏化染料分 別可以顯示12種顏色，即，利用5種敏化染料總共可以顯示60種顏色。表1 5表示各種 顏色的RGB顏色坐標(biāo)。在此，表1表示采用D131時(shí)的RGB顏色坐標(biāo)。表2表示采用D149 時(shí)的RGB顏色坐標(biāo)。表3表示采用N719時(shí)的RGB顏色坐標(biāo)。表4表示采用黑染料時(shí)的RGB 顏色坐標(biāo)。表5表示采用混合染料(D131+黑染料)時(shí)的RGB顏色坐標(biāo)。從表1 4可以 清楚的看出，盡管只采用一種敏化染料，也可以顯示多達(dá)12種顏色。 表2敏化染料D149 表3敏化染料N719 表5敏化染料D131+黑染料 產(chǎn)生上述顏色1 60的染料保持多孔氧化鈦層的結(jié)構(gòu)如下。(1)顏色 1、13、25、37 以及 49該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。(2)顏色 2、14、26、38 以及 50該結(jié)構(gòu)包括厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。(3)顏色 3、15、27、39 以及 51該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和IOwt %的顆粒尺寸為400nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(4)顏色 4、16、28、40 以及 52該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為6 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和30wt%的顆粒尺寸為400nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。
(5)顏色 5、17、29、41 以及 53該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為6 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和50wt%的顆粒尺寸為400nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(6)顏色 6、18、30、42 以及 54該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2 多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(7)顏色 7、19、31、43 以及 55該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為7 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(8)顏色 8、20、32、44 以及 56該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為13 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的 氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(9)顏色 9、21、33、45 以及 57該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為17 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的 氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(10)顏色 10、22、34、46 以及 58該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦 層，以及厚度為3 μ m、由顆粒尺寸約為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，該第 2多孔氧化鈦層形成于第1多孔氧化鈦層上。(11)顏色 11、23、35、47 以及 59該結(jié)構(gòu)包括厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。(12)顏色 12、24、36、48 以及 60該結(jié)構(gòu)包括厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。上述60種顏色是當(dāng)從光接收面一側(cè)看染料敏化太陽能電池時(shí)的顏色。然而，當(dāng)從 與染料敏化太陽能電池的光接收面相對的表面(從透明基板3a的外側(cè)露出的表面)一側(cè) 看染料敏化太陽能電池時(shí)，也可以顯示不同的顏色。具體而言，在采用由顆粒尺寸為400nm 的氧化鈦微粒構(gòu)成多孔氧化鈦層作為染料保持多孔氧化鈦層的情況(10)中，氧化鈦微粒 是散射顆粒，可以顯示與顏色10、22、34、46、58不同的顏色。此外，在情況(11)中，可以顯 示與顏色11、23、35、47、59不同的顏色。另外，在情況(12)中，可以顯示與顏色12、24、36、 48、60不同的顏色。示例 1把由Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.制造的用于非晶太陽能電池的FTO基板(方
21塊電阻10 Ω /sq)加工成尺寸為206mmX 206mm的正方形，該FTO基板是通過在厚度為4mm 的玻璃基板上形成FTO膜而獲得。依次用丙酮、乙醇、堿性清洗液、超純水對FTO基板進(jìn)行 超聲波清洗，并將FTO基板進(jìn)行充分地干燥。該FTO基板被用作透明導(dǎo)電基板1和3。利用激光束照射(激光蝕刻)，將沿作為透明導(dǎo)電基板1的FTO基板的彼此正交的 兩邊、寬度為a = b = 1. 5mm的區(qū)域的FTO膜除去，從而使玻璃基板在該區(qū)域中露出。之后，利用絲網(wǎng)印刷機(jī)，使用具有與染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的圖案對應(yīng)的 所需圖案的絲網(wǎng)，根據(jù)利用待形成的染料保持多孔氧化鈦層2a 2d顯示的顏色，以適當(dāng)?shù)?厚度、適當(dāng)次數(shù)將通過分散具有適當(dāng)顆粒尺寸的氧化鈦微粒獲得的漿料涂敷到在FTO基板 的FTO膜上。然后，將上述利用絲網(wǎng)印刷按所需圖案被涂敷漿料的FTO基板在電爐中以510°C 的溫度煅燒30分鐘，從而燒結(jié)氧化鈦微粒并形成氧化鈦微粒燒結(jié)體。隨后，為了去除由此形成的氧化鈦微粒燒結(jié)體的雜質(zhì)，并提高活性，用準(zhǔn)分子燈進(jìn) 行3分鐘的紫外線照射。之后，將氧化鈦微粒燒結(jié)體在室溫下浸沒到敏化染料溶液中，從而使氧化鈦微粒 燒結(jié)體保持敏化染料。之后，用乙腈清洗該氧化鈦微粒燒結(jié)體，并在暗處進(jìn)行干燥?？梢圆?用叔丁醇/乙腈的混合溶劑(體積比1 1)作為敏化染料溶液的溶劑。當(dāng)采用D149作為 敏化染料時(shí)，將氧化鈦微粒燒結(jié)體在添加了 1. OmM的cdCA的0. 5mM的敏化染料溶液中浸沒 3個(gè)小時(shí)。當(dāng)采用黑染料作為敏化染料時(shí)，將氧化鈦微粒燒結(jié)體在0. 2mM的敏化染料溶液中 浸沒72個(gè)小時(shí)。當(dāng)采用N719作為敏化染料時(shí)，將氧化鈦微粒燒結(jié)體在0. 5mM的敏化染料 溶液中浸沒48個(gè)小時(shí)。當(dāng)采用混合染料(D131+黑染料)作為敏化染料時(shí)，將氧化鈦微粒 燒結(jié)體在由0. 1875mM D131和0. 5625mM黑染料組成的敏化染料溶液中浸沒96個(gè)小時(shí)。由 此，形成染料保持多孔氧化鈦層2a 2d。另一方面，在作為透明導(dǎo)電基板3的FTO基板的一角形成直徑為0.5mm的填充孔。 之后，將30mL的氯鉬酸的乙醇溶液(H2PtCl6:Et0H，0. Iwt% )噴到FTO基板的FTO膜上。然 后，在電爐內(nèi)以450°C的溫度鍛燒30分鐘，以燒結(jié)鉬微粒。由此，鉬微粒層被形成為對置電 極4。隨后，利用激光束照射(激光蝕刻)，從沿FTO基板彼此正交的兩邊的寬度為a = b =1. 5mm的區(qū)域去除鉬微粒層和FTO膜，使玻璃基板在該區(qū)域中露出。之后，以留下寬度為1. 5mm、外形尺寸為203mmX203mm的集電部的方式，利用絲網(wǎng) 印刷，在FTO基板上的對置電極(鉬微粒層)上涂敷厚度為50 μ m的作為密封劑5的紫外 線(UV)固化粘接劑。通過UV固化粘接劑，將形成有染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的FTO 基板與形成有對置電極的FTO基板粘接。此時(shí)，這些FTO基板以在χ軸方向和y軸方向上 分別錯(cuò)開1. 5mm的方式彼此粘接。之后，用紫外線照射UV固化粘接劑使之固化。另一方面，將0. 05M的碘化鈉(NaI)、0.7M的1-丙基-2. 3-二甲基碘化咪唑鐺 (DMPImI),0. IM的碘(I2)以及0. IM的叔丁基吡啶溶解到作為溶劑的甲氧基丙腈中，以制備 電解質(zhì)組分。之后，將電解質(zhì)組分從形成在形成有對置電極的FTO基板的一角上的填充孔減壓 注入，并將FTO基板置于充有氮(N2)的0.4MPa的加壓容器內(nèi)。由此，電解質(zhì)組分被完全注 入到由上述兩個(gè)FTO基板和密封劑所圍成的空間內(nèi)。之后，用UV固化粘接劑和玻璃基板密 封該填充孔，以獲得染料敏化太陽能電池。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，除了可以獲得公知的染料敏化太陽能電池已具備的 高光電轉(zhuǎn)換效率和低制造成本的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠獲得如下的優(yōu)點(diǎn)。即，當(dāng)從光接收面?zhèn)然?從與光接收面相對的表面?zhèn)瓤慈玖厦艋柲茈姵貢r(shí)，可以看到染料保持多孔氧化鈦層 2a 2d的圖案以及從通過使用染料保持多孔氧化鈦層2a 2d產(chǎn)生的顏色獲得的色彩設(shè) 計(jì)。因此，通過選擇色彩設(shè)計(jì)的顏色和圖案，可以提供一種當(dāng)置于公共場所時(shí)，使觀察者感 覺舒適的設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的染料敏化太陽能電池。2.第二實(shí)施例染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)在第二實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中，第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中的 電解質(zhì)層6由包括碘和具有至少一種異氰酸酯基(-NC0)的化合物的電解質(zhì)組分構(gòu)成。優(yōu) 選地，該化合物的分子除了具有異氰酸酯基外還具有至少一種含氮官能團(tuán)，或者該電解質(zhì) 組分除了包括具有至少一種異氰酸酯基的化合物外，還包括具有至少一種含氮官能團(tuán)的化 合物。具有至少一種異氰酸酯基(-NC0)的化合物沒有特別限定，該化合物優(yōu)選與電解質(zhì)的 溶劑、電解質(zhì)鹽以及其他添加劑互溶。具有至少一種含氮官能團(tuán)的化合物優(yōu)選為胺化合物， 但不限于此。該胺化合物沒有特別限定，該化合物優(yōu)選與電解質(zhì)的溶劑、電解質(zhì)鹽以及其他 添加劑互溶。通過以這種方式將含氮官能團(tuán)提供給具有至少一種異氰酸酯基的化合物，特 別是可以顯著增加染料敏化太陽能電池的開路電壓。上述化合物可以用作具有至少一種異 氰酸酯基的化合物。除上述情況以外，第二實(shí)施例的染料敏化太陽能電池與第一實(shí)施例的相同。根據(jù)第二實(shí)施例，電解質(zhì)層6由包括具有至少一種異氰酸酯基的化合物的電解質(zhì) 組分構(gòu)成，這可以增加短路電流和開路電壓。因此，除了具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)外， 還具有可以獲得具有極高光電轉(zhuǎn)換效率的染料敏化太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)。示例 2當(dāng)制備示例1中的電解質(zhì)組分時(shí)，除了 0. IM的碘化鈉(NaI)、1.4M的1_丙 基-2. 3- 二甲基碘化咪唑鐺、0. 15M的碘(I2)以及0. 2M的4-叔丁基吡啶以外，還將0. 2M 的苯基異氰酸酯溶解到甲氧基丙腈中。除上述以外，以與示例1相同的方式獲得示例2的 染料敏化太陽能電池。3.第三實(shí)施例染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)如圖21所示，在第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池中，在第一實(shí)施例的染料敏化 太陽能電池中的透明導(dǎo)電基板1的光接收面上，設(shè)置有光量調(diào)節(jié)板11。在此，可以利用光量 調(diào)節(jié)板11調(diào)節(jié)入射到染料保持多孔氧化鈦層2a 2d的光量。對于光量調(diào)節(jié)板11，可以采 用公知的能夠通過施加電場來調(diào)節(jié)光量的各種光量調(diào)節(jié)板。具體地，光量調(diào)節(jié)板11可以通 過采用例如能夠通過施加電場來控制光的透射的電致變色材料和液晶，以及引起泡克耳斯 效應(yīng)(Pockels effect)的透明壓電各向同性壓電晶體而獲得。當(dāng)對該光量調(diào)節(jié)板11施加 電場時(shí)，電壓被施加到光量調(diào)節(jié)板11的兩面。該電壓可以由外部電源提供，或使用由單個(gè) 染料敏化太陽能電池或染料敏化太陽能電池模塊提供的電壓。對于光量調(diào)節(jié)板11的操作 所需的電壓，例如根據(jù)用于用于調(diào)節(jié)光量的材料決定。示例 3
使用采用電致變色材料的光量調(diào)節(jié)板11。圖22表示光量調(diào)節(jié)板11的結(jié)構(gòu)。如 圖22所示，該光量調(diào)節(jié)板11包括從透明導(dǎo)電基板1的光接收面?zhèn)绕鹨来卧O(shè)置的透明電極 11a、透明的離子導(dǎo)電電解質(zhì)層lib、透明對置電極11c、電致變色層Ild以及透明電極lie。 透明電極Ila和lie可以由上述透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。電致變色層Ild可以由例如非晶態(tài)或 晶態(tài)的三氧化鎢(WO3)構(gòu)成。離子導(dǎo)電電解質(zhì)層lib優(yōu)選由具有高離子(M+)遷移數(shù)和高電 導(dǎo)率(例如，1Χ10_4Ω 或更高)的無色透明材料構(gòu)成。離子導(dǎo)電電解質(zhì)層lib可以由 液態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)成。液態(tài)電解質(zhì)的示例包括通過將例如LiClO4等堿金屬鹽溶 解到非質(zhì)子溶劑中獲得的電解質(zhì)。此外，固態(tài)電解質(zhì)的示例包括例如H3PO4(WO3) 12 ·29Η20等 質(zhì)子電解質(zhì)、通過利用例如Ta2O5或MgF2等多孔介電材料來保持電解質(zhì)溶液而獲得的電解 質(zhì)以及通過將無機(jī)鹽溶解到例如聚氧化乙烯等聚合物中獲得的聚合物固態(tài)電解質(zhì)。下面對通過光量調(diào)節(jié)板11來調(diào)節(jié)透射光量的方法進(jìn)行說明。當(dāng)使光量調(diào)節(jié)板11變得透明以增加透射光 量時(shí)，在透明電極lie和透明電極Ila 之間施加透明電極lie側(cè)具有較高電位的電壓。這里，電致變色層Ild由無色透明的恥3構(gòu) 成，從而變得透明。當(dāng)降低光量調(diào)節(jié)板11的透明度以減少透射光量時(shí)，在透明電極lie和透明電極 Ila之間施加透明電極lie側(cè)具有較低電位的電壓。通過施加該電壓，產(chǎn)生在從透明電極 Ila到透明電極lie的方向上的電場。由于電場的施加，電子(e_)從透明電極lie被注入 到由無色透明的WO3構(gòu)成的電致變色層Ild中，離子(M+)從離子導(dǎo)電電解質(zhì)層lib通過對 置電極Ilc被注入到電致變色層Ild中。因此，基于如下方程式表示的反應(yīng)生成MxWO3，從 而使電致變色層Ild變成藍(lán)色W03+xM++xe_ = MxffO3其中，M+為例如H+、Li+、Na+或 K+。使電致變色層Ild變成藍(lán)色，由此降低光量調(diào)節(jié)板11的透明度，并減少透射光量。 即使停止施加電場，電致變色層Ild變成藍(lán)色的狀態(tài)也得以維持(記憶效應(yīng))。在此狀態(tài)下，如果施加到透明電極lie和透明電極Ila之間的電壓的極性反轉(zhuǎn)， 則MxWO3被氧化。這樣，著色的電致變色層Ild恢復(fù)到由無色透明的WO3構(gòu)成的電致變色 層lid。在這種情況下，在對置電極Ilc上發(fā)生與上述方程式表示的反應(yīng)對應(yīng)的氧化還原反 應(yīng)。由于當(dāng)對置電極Ilc由諸如Ni (0H)2、Ir(0H)2或普魯士藍(lán)(PB)等氧化成色劑構(gòu)成時(shí)可 以提高著色效率，因而可以改善光調(diào)制特性。根據(jù)第三實(shí)施例，光量調(diào)節(jié)板11的透明度可以通過施加電場來控制。因此，除了 具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可以調(diào)節(jié)進(jìn)入到染料敏化太陽能電池的光量的優(yōu) 點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)入射光量，可以改變當(dāng)從光接收面?zhèn)瓤慈玖厦艋柲茈姵貢r(shí)由染料保持多 孔氧化鈦層2a 2d所產(chǎn)生的色調(diào)。此外，通過使施加到光量調(diào)節(jié)板11的電場的方向和強(qiáng) 度選擇性地隨時(shí)間改變，可以使該光量調(diào)節(jié)板11的透明度隨時(shí)間變化。因此，當(dāng)從光接收 面?zhèn)瓤慈玖厦艋柲茈姵貢r(shí)由染料保持多孔氧化鈦層2a 2d產(chǎn)生的顏色的色調(diào)可以隨 時(shí)間改變。此外，可以選擇性地使當(dāng)從光接收面?zhèn)瓤慈玖厦艋柲茈姵貢r(shí)使用染料保持 多孔氧化鈦層2a 2d獲得的色彩設(shè)計(jì)為不可見。此外，當(dāng)電致變色層Ild由WO3構(gòu)成時(shí)， 即使停止施加電場，通過施加電場生成MxWO3的狀態(tài)也得以維持。因此，可以減少利用光量 調(diào)節(jié)板11進(jìn)行光量調(diào)節(jié)時(shí)所需的電力。
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對本發(fā)明的實(shí)施例和示例進(jìn)行了具體說明。但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例和示例， 可在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變。例如，上述實(shí)施例和示例中所列舉的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、配置、形狀、材料、原料、工序等僅 為示例，如有需要，可以采用不同的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、配置、形狀、材料、原料、工序等。附圖標(biāo)記1…透明導(dǎo)電基板、la···透明基板、Ib…透明導(dǎo)電層、2a 2d…染料保持多孔氧化 鈦層、3…透明導(dǎo)電基板、3a···透明基板、3b···透明導(dǎo)電層、4…對置電極、5…密封劑、6…電 解質(zhì)層、7…集電層、8…填充孔、11···光量調(diào)節(jié)板、Ila和lie…透明電極、lib…離子導(dǎo)電電 解質(zhì)層、Ilc…對置電極、Ild…電致變色層
權(quán)利要求
一種染料敏化太陽能電池，所述染料敏化太陽能電池包括透明導(dǎo)電基板；單個(gè)或多個(gè)多孔氧化鈦層，其形成在所述透明導(dǎo)電基板上，由氧化鈦微粒構(gòu)成，并保持敏化染料；對置電極，其被形成為與所述多孔氧化鈦層相對；以及電解質(zhì)層，其形成在所述多孔氧化鈦層和所述對置電極之間，其中，所述多孔氧化鈦層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述氧化鈦微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其中，所述多孔氧化鈦層被形成為，通 過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述氧化鈦微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色 并形成所需圖案，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒 構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色并形成所需圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池，其中，所述敏化染料為D131、D149、 N719、黑染料或D131和黑染料的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的染料敏化太陽能電池，其中，各所述多孔氧化鈦層分別由如 下多孔氧化鈦層構(gòu)成(1)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化 鈦層；(2)厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層；(3)厚度為 3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為5 μ m、由顆粒 尺寸為20nm的氧化鈦微粒和IOwt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧 化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(4)厚度為3 μ m、由顆粒尺 寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為6 μ m、由顆粒尺寸為20nm的 氧化鈦微粒和30wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第 2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(5)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為6 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和 50wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦 形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(6)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成 的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔 氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(7)厚度為3 μ m、由顆粒 尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為7 μ m、由顆粒尺寸為20nm 的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述 第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(8)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的 氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為13 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微 粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧 化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(9)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒 構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為17 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和20wt% 的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于 所述第1多孔氧化鈦層上；(10)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為3 μ m、由顆粒尺寸約為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化 鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(11)厚度為3μπκ由顆粒尺寸 為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層；或者(12)厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為400nm 的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其中，所述對置電極形成在透明導(dǎo)電 基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的染料敏化太陽能電池，其中，形成有所述多孔氧化鈦層的所 述透明導(dǎo)電基板和形成有所述對置電極的所述透明導(dǎo)電基板被設(shè)置成彼此錯(cuò)開，并且夾在 這些透明導(dǎo)電基板之間的區(qū)域的外周部由密封劑密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的染料敏化太陽能電池，其中，形成有所述多孔氧化鈦層的所 述透明導(dǎo)電基板和形成有所述對置電極的所述透明導(dǎo)電基板各自是通過在絕緣透明基板 上形成透明導(dǎo)電層獲得的，并且在這些透明導(dǎo)電基板各自的外周部且由所述密封劑密封的 部分中的所述透明導(dǎo)電層被除去。
8. 一種染料敏化太陽能電池的制造方法，所述方法包括如下步驟單次或多次地按相同圖案或不同圖案將分散有氧化鈦微粒的漿料絲網(wǎng)印刷到透明導(dǎo) 電基板上的步驟；通過煅燒所述漿料形成單個(gè)或多個(gè)多孔氧化鈦層的步驟；使所述多孔氧化鈦層保持敏化染料的步驟；形成與所述多孔氧化鈦層相對的對置電極的步驟；以及在所述多孔氧化鈦層和所述對置電極之間形成電解質(zhì)層的步驟，其中，所述多孔氧化鈦層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所 述氧化鈦微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺 寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所 需顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的染料敏化太陽能電池的制造方法，其中，所述多孔氧化鈦層 被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述氧化鈦微粒的顆粒尺寸來 產(chǎn)生所需顏色并形成所需圖案，或者，如果所述氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩 種氧化鈦微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色并形 成所需圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的染料敏化太陽能電池的制造方法，其中，所述敏化染料為 0131、0149、町19、黑染料或0131和黑染料的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的染料敏化太陽能電池的制造方法，其中，各所述多孔氧化 鈦層分別由如下多孔氧化鈦層構(gòu)成(1)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu) 成的多孔氧化鈦層；(2)厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦 層；(3)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度 為5 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒和IOwt %的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu) 成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(4)厚度為 3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為6 μ m、由顆粒 尺寸為20nm的氧化鈦微粒和30wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(5)厚度為3 μ m、由顆粒尺 寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為6 μ m、由顆粒尺寸為20nm的 氧化鈦微粒和50wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第 2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(6)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧 化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為5 μ m、由顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu) 成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(7)厚度為 3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為7 μ m、由顆粒 尺寸為20nm的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧 化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(8)厚度為3 μ m、由顆粒尺 寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為13 μ m、由顆粒尺寸為20nm 的氧化鈦微粒和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述 第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(9)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的 氧化鈦微粒構(gòu)成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為17 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒 和20wt%的顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化 鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(10)厚度為3 μ m、由顆粒尺寸為20nm的氧化鈦微粒構(gòu) 成的第1多孔氧化鈦層，以及厚度為3 μ m、由顆粒尺寸約為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的第2 多孔氧化鈦層，所述第2多孔氧化鈦形成于所述第1多孔氧化鈦層上；(11)厚度為3μπκ由 顆粒尺寸為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層；或者(12)厚度為5 μ m、由顆粒尺寸 為400nm的氧化鈦微粒構(gòu)成的多孔氧化鈦層。
12.—種染料敏化太陽能電池，所述染料敏化太陽能電池包括 透明導(dǎo)電基板；單個(gè)或多個(gè)多孔半導(dǎo)體氧化物層，其形成在所述透明導(dǎo)電基板上，由半導(dǎo)體氧化物微 粒構(gòu)成，并保持敏化染料；對置電極，其被形成為與所述多孔半導(dǎo)體氧化物層相對；以及 電解質(zhì)層，其形成在所述多孔半導(dǎo)體氧化物層和所述對置電極之間，其中，所述多孔半 導(dǎo)體氧化物層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、所述半導(dǎo)體氧化 物微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述半導(dǎo)體氧化物微粒由具有不同顆粒尺 寸的至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒的組合 比例來產(chǎn)生所需顏色。
13.一種染料敏化太陽能電池的制造方法，所述方法包括如下步驟單次或多次地按相同圖案或不同圖案將分散有半導(dǎo)體氧化物微粒的漿料絲網(wǎng)印刷到 透明導(dǎo)電基板上的步驟；通過煅燒所述漿料形成單個(gè)或多個(gè)多孔半導(dǎo)體氧化物層的步驟； 使所述多孔半導(dǎo)體氧化物層保持敏化染料的步驟； 形成與所述多孔半導(dǎo)體氧化物層相對的對置電極的步驟；以及 在所述多孔半導(dǎo)體氧化物層和所述對置電極之間形成電解質(zhì)層的步驟， 其中，所述多孔半導(dǎo)體氧化物層被形成為，通過選擇所述敏化染料的種類、厚度、堆疊 結(jié)構(gòu)、所述半導(dǎo)體氧化物微粒的顆粒尺寸來產(chǎn)生所需顏色，或者，如果所述半導(dǎo)體氧化物微 粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒構(gòu)成，則通過選擇所述至少兩種半導(dǎo)體氧化物微粒的組合比例來產(chǎn)生所需顏色。
全文摘要
提供一種能夠獲得高光電轉(zhuǎn)換效率、低成本地制造，并具有優(yōu)良設(shè)計(jì)性能的染料敏化太陽能電池及其制造方法。染料保持多孔氧化鈦層(2a～2d)被形成在透明導(dǎo)電基板(1)上，從而通過選擇敏化染料的種類、厚度、堆疊結(jié)構(gòu)、氧化鈦微粒的顆粒尺寸，或者，如果氧化鈦微粒由具有不同顆粒尺寸的至少兩種氧化鈦微粒構(gòu)成，通過選擇所述至少兩種氧化鈦微粒的組合比例，來產(chǎn)生所需顏色，形成所需圖案。形成有染料保持多孔氧化鈦層(2a～2d)的透明導(dǎo)電基板(1)和形成有對置電極(4)的透明導(dǎo)電基板(3)，以染料保持多孔氧化鈦層(2a～2d)和對置電極(4)相對的狀態(tài)，通過密封劑(5)彼此粘接。電解質(zhì)層(6)被密封在染料保持多孔氧化鈦層(2a～2d)和對置電極(4)之間的空間內(nèi)，從而使染料敏化太陽能電池被制造出來。
文檔編號H01L31/04GK101904045SQ20098010144
公開日2010年12月1日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者折橋正樹, 米屋麗子, 諸岡正浩, 鈴木祐輔 申請人:索尼公司