[发明专利]太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有半导体的染料敏化太阳能电池(DSSC)，所述半导体含有颗粒状金属氧化物层以及吸附在半导体上的染料，其中与染料具有界面的半导体是通过在颗粒状金属氧化物上进行半导体材料的原子层沉积(ALD)而形成的，其中颗粒金属氧化物的金属选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Ni、Cu、In、Al和Ga所组成的组。

2.权利要求1中的DSSC，其中颗粒金属氧化物含有氧化钛、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化锡、氧化镍、钛酸锶和氧化锆中的一种或多种。

3.前述任一权利要求中的DSSC，其包含具有内部面的透明基材；在基材内部面上的光学电极；含有金属氧化物颗粒层的半导体；和吸附在半导体上的染料，其中由原子层沉积(ALD)而形成的半导体材料层提供了金属氧化物颗粒和光学电极和金属氧化物颗粒和染料之间每一者的界面。

4.权利要求3中的DSSC，其中在金属氧化物颗粒和光学电极之间的ALD层由金属氧化物组成，所述金属氧化物选自由氧化钛、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化锡、氧化镍、氧化锆和氧化锌组成的组。

5.前述任一权利要求中的DSSC，其中具有染料的半导体界面通过半导体材料在颗粒金属氧化物层上的原子层沉积(ALD)而形成，所述金属氧化物选自由氧化钛、氧化铌、氧化钨、氧化铟、氧化锡、氧化镍、氧化锆和氧化锌组成的组。

6.前述任一权利要求中的DSSC，其包含透明导电氧化物(TCO)和TCO负载其上的柔韧光可透过聚合物材料，其中原子层沉积在不超过150℃的温度下进行。

7.权利要求3或6中的DSSC，其中光学电极是透明导电氧化物，其选自氟掺杂氧化锡(FTO)或者铟掺杂氧化锡(ITO)。

8.前述任一权利要求中的DSSC，其中颗粒金属氧化物包含颗粒度在5-400nm范围内的颗粒。

9.前述任一权利要求中的DSSC，其中染料选自由花色素苷、方酸酯、曙红、黄嘌呤、花青、部花青、酞菁、二氢吲哚、卟啉、低聚塞吩、香豆素、二萘嵌苯和吡咯所组成的组，或者染料是金属络合物，其包括选自由多价金属组成的组中的金属原子或离子，优选地为钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物，或者铁过渡金属络合物。

10.前述任一权利要求中的DSSC，其中染料包含选自由如下物质所组成的组中的至少一种：顺-双(异氰硫基)双(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)-钌(II)(“N3染料”)；三(异氰硫基)-钌(II)-2，2’：6’，2”-三吡啶-4，4’，4”-三羧酸；顺-双(异氰硫基)双(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)-钌(II)双-四丁铵；顺-双(异氰硫基)双(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)-钌(II)；顺-双(异氰硫基)(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)(2，2’-联吡啶-4，4’-二-壬基)钌(II)(“Z907染料”)；三(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)钌(II)二氯化物，以及5-[[4-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氢环戊[b]吲哚-7-基]亚甲基]-2-(3-乙基-4-氧代-2-硫代-1，3-噻唑啉-5-亚基)-4-氧代-1，3-噻唑啉-3-亚基乙酸；5-[[4-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氢环戊[b]吲哚-7-基]亚甲基]-2-(3-乙基-4-氧代-2-硫代-1，3-噻唑啉-5-亚基)-4-氧代-1，3-噻唑啉-3-亚基乙酸(“D149二氢吲哚染料”)。

11.前述任一权利要求中的DSSC，其包含形式为液体、凝胶、盐或者固体电解质或者n-型和p-型输送材料的电解质层。

12.权利要求11中的DSSC，其中电解质是在合适溶剂中、优选在乙腈中的碘化物/碘。

13.一种制造DSSC的工艺方法，其包括：

(i)形成金属氧化物半导体颗粒层，其中颗粒层包含选自Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Ni、Cu、In、Al和Ga的氧化物的纳米颗粒；

(ii)通过包括原子层沉积的方法将半导体层施涂到颗粒上；

(iii)优选将光敏染料吸附到半导体层中。