[发明专利]半导体电极及制法和含有该半导体电极的太阳能电池

权利要求书

1.一种染料敏化太阳能电池用半导体电极，该半导体电极包括导电底层、形成于该导电底层上的半导体纳米晶膜和形成于该半导体纳米晶膜上的染料层，所述半导体纳米晶膜含有半导体颗粒和导电颗粒，其特征在于，所述导电颗粒为复合导电颗粒，该复合导电颗粒含有碳颗粒和金属颗粒，金属颗粒负载在碳颗粒的表面。

2.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述复合导电颗粒的粒子直径为2-60纳米，所述碳颗粒的粒子直径为1-40纳米，所述金属颗粒的粒子直径为1-10纳米。

3.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述碳颗粒与金属颗粒的重量比为1∶0.01至1∶1.5。

4.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，在半导体纳米晶膜中，复合导电颗粒与半导体颗粒的重量比为1∶10至1∶1000。

5.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述碳颗粒为活性炭颗粒、碳黑颗粒和碳纳米管颗粒中的一种或几种；所述金属颗粒中的金属为Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Sn、Ni、Fe、Ir、Ru和In中的一种或几种的合金。

6.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述半导体纳米晶膜的厚度为1-60微米；所述半导体颗粒选自TiO₂颗粒、ZnO颗粒、ZrO₂颗粒、SiO₂颗粒、WO₃颗粒、NiO颗粒、Ta₂O₅颗粒、Nb₂O₅颗粒、SnO₂颗粒、Y₂O₃颗粒、La₂O₃颗粒、HfO₂颗粒、SrO₂颗粒、In₂O₃颗粒、V₂O₅颗粒、Cr₂O₃颗粒、MoO₃颗粒、MgO颗粒、Sc₂O₃颗粒、Sm₂O₃颗粒、Ga₂O3颗粒、SrTiO₃颗粒、ZnS颗粒、PbS颗粒和CdS颗粒中的一种或几种；半导体颗粒的粒子直径为0.5-100纳米。

7.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述导电底层为表面具有掺氟二氧化锡膜或掺氧化铟锡膜的导电玻璃；所述导电底层的厚度为0.5-5毫米。

8.根据权利要求1所述的半导体电极，其中，所述染料层含有光敏化染料，所述光敏化染料选自钌基多吡啶配合物、卟啉配合物、酞菁配合物和非金属有机染料中的一种或几种。

9.一种半导体电极的制备方法，该方法包括在导电底层上形成含有半导体颗粒和导电颗粒的半导体纳米晶膜，然后在半导体纳米晶膜上形成染料层，其中，所述导电颗粒为通过将金属颗粒负载在碳颗粒的表面而制得的复合导电颗粒。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述复合导电颗粒的制备方法包括将还原剂与一种悬浮液接触，该悬浮液含有吸附有金属化合物的碳颗粒。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述碳颗粒与金属化合物所含的金属的重量比为1∶0.01至1∶1.5；所述还原剂的用量使还原剂的摩尔数与金属化合物中金属的摩尔数的比值为2-10，所述还原剂为甲醛、甲酸、硫代硫酸钠、硼氢化钠和硼氢化钾中的一种或几种；所述金属化合物为能溶于水的金化合物、银化合物、铂化合物、铜化合物、锌化合物、锡化合物、镍化合物、铁化合物、铱化合物、钌化合物和铟化合物中一种或几种。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其中，还原剂与所述悬浮液接触的温度为30-98℃，接触时间为0.1-8小时。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其中，在半导体纳米晶膜中，复合导电颗粒与半导体颗粒的重量比为1∶10至1∶1000。

14.一种染料敏化太阳能电池，该电池包括半导体电极、对电极以及位于半导体电极和对电极之间的电解质，其特征在于，所述半导体电极为权利要求1-8中任意一项所述的半导体电极。