染料敏化的太阳能电池制造技术

公开了太阳能电池，其特征在于结合地使用至少两种或更多种用于特定波长区域的不同光电转换器，该光电转换器中每一个是通过用在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料或该染料的盐加载形成于基材上的氧化物半导体颗粒的薄膜而获得的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于特定波长区域的光电转换元件，该光电转换元件包含担载在薄膜上的在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料，该薄膜提供于基材上且是为该染料而优化了的氧化物半导体细颗粒的薄膜，和使用至少两个此类元件的组合的太阳能电池(Gratzel电池)。
技术介绍
本专利技术的目的是提供光电转换元件，其中担载在特定波长区域中供包含对不同波长进行了优化的不同光电转换元件的太阳能电池，该太阳能电池通过将多个这样的光电转换元件结合而在从短波长区域到长波长区域的宽波长区域内，特别是在至今仍具有非常低效率的短波长区域内，和在曾难以使用的长波长区域内具有提高的光电转换效率。作为为了解决上述问题而进行的积极努力的结果，本专利技术人发现可以如下解决这些问题制造光电转换元件，该光电转换元件使用有体，并将多个这样的光电转换元件结合，从而完成了本专利技术。具体来说，本专利技术涉及(1) 太阳能电池，其包括至少两个不同的用于特定波长区域的光电转换元件的組合，每一光电转换元件包含担载在薄膜上的在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该薄膜是提供在基材上的氧化物半导体细颗粒的薄膜；(2) 根据(1)的太阳能电池，其中该特定波长区域是选自短波长区域、中波长区域和长波长区域的波长区域；(3) 根据(1 )的太阳能电池，其中该氧化物半导体细颗粒的材料包含至少一种金属物质，并且当存在两种或多种金属物质时，该金属物质以特定质量比结合；(4 )用于特定波长区域的光电转换元件，包括担载在氧化物半导体细颗粒的薄膜上的在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该薄膜提供于基材上；(5) 根据(4)的光电转换元件，其中该氧化物半导体细颗粒的材料包含至少一种金属物质，并且当存在两种或多种金属物质时，该金属物质以特定质量比结合；(6) 根据(5)的光电转换元件，其中在包含两种或多种材料的氧化物半导体细颗粒的薄膜中，该材料的至少一种是氧化钛，并且氧化钛相对该氧化物半导体细颗粒材料的总质量的质量比是70-98质量%;(7) 根据(6)的光电转换元件，其中该氧化物半导体细颗粒是氧化钛与碱土金属或过渡金属的复合氧化物半导体细颗粒，或氧化钛与金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒；(8) 根据(7)的光电转换元件，其中该碱土金属是Mg (镁)或Ca (钙)，该过渡金属是Zr (锆)、Nb (铌)、V (钒)、Zn (锌)、Sn (锡)、Fe (铁)、Ge (锗)、W (鵠)或Mo (钼)中的任一种；(9) 根据(7)的光电转换元件，其中该碱土金属是Sr (锶)或Ba (钡)；(10 )根据(8 )的光电转换元件，包括担载在氧化物半导体细颗粒上的在300-450mn的短波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该氧化物半导体细颗粒包含氧化钛与Mg (镁)、Ca (钙)或Zr (锆)的复合氧化物；(11 )根据(9 )的光电转换元件，包括担载在氧化物半导体细颗粒上的在300-450nm的短波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该氧化物半导体细颗粒包含氧化钛与Sr (锶)或Ba (钡)的复合氧化物；(12)具有两个由不同种类的氧化物半导体细颗粒形成的薄膜层的太阳能电池；U3)根据(12)的太阳能电池，其中该2层中任一层是氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒的薄膜层；(14)根据(13)的太阳能电池，其中该氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒是氧化钛与Mg (镁)的复合氧化物半导体；U5)根据(13)的太阳能电池，包括担载在氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒上的在300-450nm的短波长区域中具有最大吸收波长的染料；(16) 根据(13)的太阳能电池，具有氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒的薄膜层，和包含氧化钛细颗粒的氧化物半导体细颗粒的薄膜层；(17) 太阳能电池，具有两个由相同种类的氧化物半导体细颗粒形成的薄膜层，和l个由不同种类氧化物半导体细颗粒形成的薄膜层；(18) 具有3个薄膜层的太阳能电池，每一薄膜层由不同种类的氧化物半导体细颗粒形成；(19) 根据(17)或(18)的太阳能电池，其中该3层中任一层是氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒的薄膜层；(20) 根据(19)的太阳能电池，包括担载在氧化钛与碱土金属、过渡金属或金属氧化物的复合氧化物半导体细颗粒上的在300-450nm的短波长区域中具有最大吸收波长的染料；(21) 根据(17)或(18)的太阳能电池，其中该3层中任一层是包含氧化钛的氧化物半导体细颗粒的薄膜层；(22) 根据(21)的太阳能电池，包括担载在包含氧化钛的氧化物半导体细颗粒上的在450-750mn的中波长区域中具有最大吸收波长的染料；(23) 根据(17)或(18)的太阳能电池，包括担载在该由氧化物半导体细颗粒形成的3个薄膜层中每一个上的不同染料或其盐；(24)根据(12) 、 (17)或(18)中任一项的太阳能电池，其中该氧化物半导体细颗粒的两个或更多薄膜层各自具有独立的电荷传输材料层，并且每一层的电荷传输材料彼此不同；(25 )根据(5 )的光电转换元件，具有O. 85V或更高的开路电压；和(26)根据(5)的光电转换元件，具有O. 90V或更高的开路电压。通过使用用于不同波长区域的多个光电转换元件，可以提供具有高转化效率，特别是在短波长区域和长波长区域中具有高转化效率的太阳能电池。本专利技术的最佳实施方式下面将详细地描述本专利技术。根据本专利技术的太阳能电池的特征在于使用至少两个用于特定波长区域的光电转换元件的组合，每一光电转换元件包含担载在薄膜上的在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该薄膜是提供在基材上的对该染料最适宜的氧化物半导体细颗粒的薄膜。在本说明书中，为了方便，除非另外指出，术语"化合物"代表化合物或其盐。"特定波长区域"是指短波长区域、中波长区域和长波长区域的3个范围。虽然难以完全地区分这些波长区域，但是作为一个实例，它们可以如下区分。具体来说，短波长区域通常小于550nm，严格来说，为200-500nm，更严格来说，为300-500nm，尤其严格来说，为300-450nm。中波长区域为400-900nm，严格来说，为400-850nm，更严格来说为450-800nm，尤其严格来说，为450-750nm。长波长区域为波长700nm或更长的范围，严格来说，波长750或更长的范围，更严格来说，波长750nm或更长的范围。作为根据本专利技术的太阳能电池中使用的染料，可以使用任何染料，只要它在上述波长区域中具有最大吸收波长。可以使用的金属络合染料不受特别限制。它们优选的实例包括非专利文件2公开的钌络合物和其三元盐、酞菁和吟啉。可以使用的有机染料的实例包括不含金属的酞胥和p卜啉、菁、melocyanine、 oxonol、三苯曱烷染料、甲川染料例如专利文件2中描述的丙烯酸染料、咕吨、偶氣、蒽醌和花染料。另夕卜，可用于根据本专利技术的太阳能电池的染料的优选实例包括以下文献中描述的曱川染料作为甲川染料WO 2002-011213、 WO 2004-082061、国际专利申请号PCT/JP/2007/05388本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池，其包括至少两个不同的用于特定波长区域的光电转换元件的组合，每一光电转换元件包含担载在薄膜上的在特定波长区域中具有最大吸收波长的染料或其盐，该薄膜是提供在基材上的氧化物半导体细颗粒的薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴垣晃一郎，金子昌严，井上照久，前之园晃，星尚志，
申请(专利权)人：日本化药株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]