CN102473531A - 有改进光学特征的染料敏化太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

有改进光学特征的染料敏化太阳能电池。效率和美学属性，通过在基底表面区域上多孔1D光子晶体P1DPC结构性质的空间控制得到增强。P1DPC结构性质的空间控制，能够通过两条主技术路径实现：1)在基底表面上的多层P1DPC的选择性空间淀积；2)在基底表面上，有非平面表面结构的P1DPC的选择性空间制作。

Description

有改进光学特征的染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及多孔1D光子晶体(P1DPC)结构，用于控制P1DPC的光学响应，以便基于P1DPC的像能够被建立。这种像能够用于增强染料敏化太阳能电池(DSC)的效率和美学属性。基于P1DPC的像，是通过在基底表面区域上淀积的P1DPC的选择性定位而建立的。这些像还能够通过选择性地改变基底表面区域上P1DPC的曲率而建立。像的变化还能够通过改变淀积的P1DPC的大小、形状和光学响应而完成。
背景技术
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及染料敏化太阳能电池(DSC(Dye Sensitized Solar Cell))，如见US 5084365。DSC通常由被淀积在透明导电基底上的数微米厚的多孔TiO2电极层组成(见图1)。常用的TiO2电极层还一般地由互连的TiO2金属氧化物粒子(锐钛矿结构，通常平均晶体大小约20nm)组成。被着色的TiO2电极，是使染料分子(通常是钌聚吡啶基复合物(ruthenium polypyridylcomplex))吸附在TiO2粒子的表面上形成的。染料分子的吸附一般是把TiO2电极在染料分子溶液中浸泡数小时获得的。透明导电基底10a一般地由被淀积在玻璃基底12上的FTO或ITO一般地构成的透明导电氧化物(TCO)组成。被着色的TiO2电极13与电解液(通常含有I-/I3 -离子对)14和另一个透明导电基底10b及玻璃基底12b，即反电极15接触，见图1。反电极的TCO层10b通常以薄的铂催化层覆盖(图1中没有画出)。
由于导电基底低的导电性，TiO2电极通常被分段淀积，有间隙位于其间，以便为TiO2电极段之间的集电器的淀积提供空间。
导电基底的边缘常常不用TiO2电极材料淀积。该两个导电基底常常在边缘被密封(使用热熔的诸如SurlynTM1702)，以便保护DSC部件以防周围大气，并防止电解液的蒸发或泄漏。
太阳光被染料收集，产生光激发的电子，这些电子被注入纳米晶态半导体网格的导带中，然后进入导电基底。同时，氧化还原电解液减少被氧化的染料并把电子受主的元素(I3 -)输运到反电极(counterelectrode)。11％的功率转换效率的记录值已经被报告，尽管优质电池通常提供的是在5％和8％之间。
有许多努力是针对改进DSC的稳定性和效率的。还有美学质量诸如DSC的颜色和半透明是重要的，使DSC特别适合透明窗的应用。
改变DSC的视觉外观的最直接方式，是使用不同颜色的染料，就是说，例如分别使用绿色、蓝色或红色染料制作绿色、蓝色或红色着色的DSC。然而，该方案的缺点是，DSC的效率强烈依赖于所使用染料的颜色，因为特定染料的光收集取决于染料的吸收光谱。因此，DSC染料的选择，将决定该DSC的效率和颜色外观二者。
通过使用光子晶体，能够产生有不同颜色的DSC而无需改变染料并且不牺牲效率。旋转涂布已经被用于产生这种着色的DSC(Colodrero，S.，Adv.Mater.2008，20，1-7)。
一种已知增加DSC的效率的方式，是增加光在TiO2电极13中的有效路径。这一点能够通过在TiO2电极13顶部淀积多孔漫散射层16而做到，如图2所示。多孔漫散射层16一般为数微米厚(如4微米或更厚)，并由大的非多孔光散射粒子(通常直径为数百纳米)组成。光散射粒子16通过把透过TiO2电极的光反射回去，再进入TiO2电极而增加光在着色的TiO2电极13中的有效路径。光散射粒子借助宽范围方向的漫反射反射光。
使用由数百纳米大小的非多孔粒子组成的多孔漫散射层，有一个问题是，它不能够轻易地做成半透明的。因此，含有这类漫散射层的DSC，不适合在要求半透明的窗和立面的应用。
另一个问题是，总的TiO2层厚度随被淀积的光散射层而增加，导致TiO2电极和反电极之间的电解液中增加的离子电阻。增加的离子电阻导致电解液中增加的电势降，降低太阳能电池性能中的填充因数。
更厚的TiO2电极的另一个问题是，当层厚度更大时，染料敏化需要更长的时间，因为如果多孔层的厚度增加，则染料分子穿透多孔层需要更长的时间。
漫散射层的另一个问题是，由被吸收到这些大粒子上的染料分子产生的光电流是相对地小的，因为大的非多孔粒子的表面对体积比是小的。
另一种增加光的有效路径的方式是在光吸收层顶部淀积多孔1D光子晶体(P1DPC(Porous 1D Photonic Crystal))，如图3所示。该P1DPC通过淀积多孔的多层17与TiO2电极13耦合，该多孔的多层17形成厚度受控的交替的粒子层结构，由此，跨越各层的折射率的周期性或准周期性空间调制被获得(Colodrero，S.，Adv.Mater.2008，20，1-7和WO2008034932)。通过P1DPC晶格参数、P1DPC层材料、和在P1DPC内的层的多孔性的适当选择，能够把该P1DPC设计成反射某些有用波长区中的光，从而在那些波长区中增加光在着色的TiO2电极中的有效路径。为了有效地反射光(即，要获得强的反射率峰)，通常必需淀积6或更多交替的层。与由大的非多孔粒子组成的漫射光散射层(见上面所述)相反，被淀积的P1DPC按镜面反射方式反射光(即，如反射镜那样反射)，其中来自单个入射方向的光被反射进单个出射方向。
P1DPC概念的优点是，反射层既在某些波长区是透明的同时又在其他波长区是反射的，从而这样的P1DPC层能够用在太阳能电池中供半透明窗应用。通过把数层有不同晶格参数或不同材料的P1DPC的每一层淀积在另一层的顶部，能够有选择地在光谱的数个特定区中反射光，从而有选择地在不同光谱区中提升太阳能电池性能。
光子晶体在DSC中的应用，包含在TiO2电极顶部淀积数层薄层。
已知的淀积P1DPC的方法是把P1DPC直接旋转涂布在TiO2层的顶部。为了在被淀积的TiO2层和基底边缘之间(即，用于电连接和密封目的的区域)提供清洁的基底区域，必须使用掩模，以防被P1DPC材料涂覆电触点区域和/或密封区域。
发明内容
本发明涉及P1DPC结构，用于控制被淀积的P1DPC的光学响应，以增强例如DSC的效率和美学属性。该效率和美学属性，是通过基底表面区域上P1DPC结构性质的特定空间控制被增强的。
该P1DPC结构由P1DPC的结构性质的非均匀空间分布形成。该结构性质能够是基底上P1DPC的分布、P1DPC淀积物、和P1DPC淀积物层的三维形式；以及P1DPC参数，诸如构成P1DPC的多孔纳米粒子层的数量、多孔性、多孔纳米粒子层的厚度或材料。
P1DPC结构性质的特定空间控制由如下两条主技术路径实现：
1)在基底表面上的多层P1DPC的选择性空间淀积，
2)在基底表面上，有非平面表面结构的P1DPC的选择性空间制作。
P1DPC结构被直接形成在基底表面上，并在淀积在基底上之前不按分开的步骤形成。
有P1DPC结构的DSC将有增加的效率。由P1DPC结构形成的图形的选择性光学响应，使增强DSC的美学属性成为可能。图形能够形成可见的像，但该图形只可以被显微镜辨别。
P1DPC结构能够通过在基底表面上多层P1DPC淀积物的选择性淀积而形成。这样的多层被淀积P1DPC淀积物的光学响应，将取决于每一被淀积P1DPC淀积物的交替单独层中折射率的周期性变化，并取决于基底表面上被淀积P1DPC淀积物的大小及形状和位置。
P1DPC的光学响应将取决于交替的单独层中折射率的周期性变化。在P1DPC只含有一种材料，如TiO2的情形中，P1DPC中折射率的周期性变化，能够通过改变交替的TiO2单独层的多孔性，在交替的TiO2单独层之间建立折射率的差异而实现。折射率的变化，还能够通过改变交替的单独层中的材料，如通过使用TiO2和SiO2的交替的单独层而实现。光学响应也能够通过改变P1DPC的晶格参数而被改变。晶格参数是通过改变被淀积的多孔纳米粒子单独层的厚度而被改变的。
来自被淀积P1DPC的反射光的强度，能够通过改变被淀积的多孔交替单独层的数量而加以控制，例如，通过增加或减少被淀积单独层的数量，反射光强度分别能够被增加或减少。
来自被淀积P1DPC的反射光的波长极大，能够通过，例如改变晶格参数(通过改变交替的单独层的厚度)同时保持折射率的差异恒定而加以控制。
反射光的颜色的单色性，能够通过改变交替的层之间的折射率的差异而加以控制，例如，通过选择折射率的较小的差异能够获得较高的单色性。
通过使用交替单独层的折射率的更大差异，能够获得更强的反射和降低的单色性，即，能够在更宽波长范围中获得更强的反射。
有非平面表面结构的P1DPC的选择性空间制作，能够通过向P1DPC层有选择地施加压力使P1DPC层变形，或者通过在有预形成的非平面表面结构的基底上P1DPC淀积物的选择性淀积而获得。
与P1DPC层或P1DPC淀积物的形状有关，沿某些方向的光反射能够被抑制而沿其他方向被增强。通过改变P1DPC表面结构在特定位置上的曲率，能够控制在该特定位置上的反射光方向。由此，P1DPC上特定位置出射的反射光的角度，能够受P1DPC表面的曲率的控制。
视觉像能够通过P1DPC表面的曲率的变化而被建立。P1DPC层或P1DPC淀积物的曲率的变化导致来自P1DPC的反射光的变化。反射光的变化能够用于建立像。例如，有平面表面结构区和波浪般的表面结构区二者的P1DPC层或P1DPC淀积物，能够被做成在平面表面上看似如镜面一般的或光滑的，而在波浪般的表面上看似如黑的或无光泽的。这种视觉光学效果能够被开发，以便建立视觉对比度和像。
DSC的效率的增加，是通过增加吸收层中有效的光路径从而增加光的吸收而达到的。
通过在DSC中常用TiO2电极层的顶部制作波浪般P1DPC层或P1DPC淀积物，例如，通过在预成形的常用TiO2层上的P1DPC淀积，或通过使常用的TiO2层上被淀积的P1DPC层或P1DPC淀积物变形，能够控制光反射角，使吸收层中有效的光路径增加。不同于波浪般的其他形状，例如金字塔形状、圆锥形、或锯齿形能够被使用，这取决于预定的应用。
通过制作有平面和非平面表面区二者的P1DPC层或P1DPC淀积物，能够在有更高镜面反射性区域中增强DSC的光滑性和效率二者，且能够在非平面区域中增强DSC的效率和黑暗或无光泽性二者。光学响应在光滑和暗/无光泽区域之间的变化，能够用于在DSC上建立像或图形。因此，通过制作有变化的空间表面结构的P1DPC层或P1DPC淀积物，能够在跨越DSC起作用的区域上，把增强的效率与增强的美学属性结合起来。
通过改变P1DPC层或P1DPC淀积物的表面结构，能够控制在所感到的颜色和所感到的反射光强度上作为视角的函数的视觉外观。
本发明用DSC作为范例，但P1DPC结构还能够用于其他应用，诸如安全标志或安全标记，用于化学品或艺术目的的光学传感器。
因此，本发明的一个方面涉及染料敏化太阳能电池(DSC)，包括被淀积在基底表面顶部的多孔1D光子晶体(P1DPC)层，特征在于，该P1DPC层是由P1DPC的结构性质的非均匀空间分布所形成的P1DPC结构。
最好是，该P1DPC结构是由基底表面上P1DPC淀积物的非均匀分布形成的。
有利的是，该P1DPC淀积物能够包括有不同光学响应的P1DPC。在这种情形下，能够通过改变一个或多个P1DPC参数，诸如构成P1DPC的单独纳米粒子层的数量或纳米粒子层的多孔性、纳米粒子层厚度或纳米粒子层材料、或P1DPC的交替的单独层之间折射率的差异，形成不同的光学响应。
在本发明的一个可能实施例中，附加的P1DPC淀积物可以被置于一层或多层P1DPC淀积物顶部。
有利的是，该P1DPC淀积物和可能的附加P1DPC淀积物都被埋藏在纳米粒子的基质中。在这种情形下，大的非多孔光散射粒子的附加层，能够被置于被埋藏的P1DPC淀积物的顶部。
按照本发明的一个可能实施例，至少一部分基底表面是非平面的。
在按照本发明的DSC中，基底可以包括透明的导电氧化物。例如，该基底包括多孔的TiO2、多孔的ZnO、多孔的Nb2O5、或多孔的SnO2电极层，最好是多孔的TiO2电极层。
有利的是，大的非多孔光散射粒子的附加层，被置于P1DPC淀积物和可能的附加P1DPC淀积物的顶部。
本发明的另一方面涉及一种用于产生DSC的方法，该DSC包括P1DPC淀积物，尤其是DSC包括其中至少一部分基底表面是非平面的P1DPC淀积物，其中，用有选择地施加压力的工具使该基底表面和P1DPC淀积物变形。
一种DSC，包括其中至少一部分基底表面是非平面的P1DPC淀积物，也能够用其中该P1DPC淀积物被淀积在预形成的非平面基底上的方法获得。
本发明的再一方面涉及在基底表面上包括不同光学响应的点的导电基底，其中这些点由P1DPC淀积物形成。
最好是，按照本发明的导电基底有部分非平面表面，有P1DPC淀积物层覆盖该导电基底，从而有平面表面结构区和非平面表面结构区二者，该两个区能够被做成在平面表面区上看似如镜面一般的或光滑的，而在非平面表面区上看似如黑的或无光泽的。
一种包括P1DPC结构的导电基底，能够是安全标记，用于化学品的传感器，或美学表面的一部分。
附图说明
-图1表明染料敏化太阳能电池的示意断面图。
-图2表明染料敏化太阳能电池的示意断面图，该太阳能电池在TiO2电极顶部有被淀积的漫散射层。
-图3表明染料敏化太阳能电池的示意断面图，该太阳能电池在TiO2电极顶部有被淀积的光子晶体。黑线和这些线之间的白间隔代表构成P1DPC的交替粒子层结构。
-图4表明在导电基底上TiO2的P1DPC的选择性淀积。
-图5表明在基底上P1DPC的选择性淀积。数种晶格参数被使用。由一层被淀积在另一层顶部的两层不同P1DPC组成的串联结构被使用。
-图6表明被埋藏在纳米粒子基质中的有选择地被淀积的P1DPC。
-图7表明被淀积在常用TiO2层顶部的P1DPC。
-图8A和8B表明被淀积在基底上的P1DPC层的机械变形。
-图9A和9B表明在预成形基底表面上P1DPC的多层淀积。
-图10表明被淀积在有选择地构建的P1DPC层上的常用TiO2层。
具体实施方式
本发明被参照附图作进一步解释。然而，本发明不限于附图所示实施例。
图4表明在导电基底11上单独的P1DPC层20的淀积，用于形成P1DPC层22。有不同折射率的交替层20的每一层被淀积在另一层的顶部。黑线和这些黑线之间的白间隔代表在P1DPC中建立折射率周期性变化的纳米粒子的交替的多孔层。
P1DPC的光学响应将取决于交替层中折射率的周期性变化。在P1DPC只含有一种类型的材料，如TiO2的情形中，P1DPC中折射率的周期性变化能够通过改变交替的TiO2层的多孔性，在交替的TiO2层之间建立折射率的差异而实现。折射率的变化，还能够通过改变交替的层中的材料类型，如通过使用TiO2和SiO2的交替层而实现。光学响应也能够通过改变P1DPC的晶格参数而被改变。晶格参数是通过改变被淀积多孔纳米粒子层的厚度而被改变的。
来自被淀积P1DPC的反射光的强度，能够通过改变被淀积多孔交替层的数量而加以控制，例如，通过增加或减少被淀积层的数量，反射光强度分别能够被增加或减少。
来自被淀积P1DPC的反射光的波长极大，能够通过，例如改变晶格参数(通过改变交替层的厚度)同时保持折射率的差异恒定而加以控制。
反射光的颜色的单色性，能够通过改变交替的层之间的折射率的差异而加以控制，例如，通过选择折射率的较小的差异，能够获得较高的单色性。
通过使用交替层的折射率的更大差异，能够获得更强的反射和降低的单色性，即，能够在更宽波长范围中获得更强的反射。
通过非均匀地把P1DPC淀积在基底表面上，图形被形成。图5表明基底11上有数种结构上不同的P1DPC淀积物23的图形。
能够根据来自不同被淀积P1DPC的光反射的变化，建立多色图形。每一P1DPC淀积物将反射光，而被反射光的光反射强度和反射波长的极大(即，分别为所感到的光强和所感到的反射颜色)及波长范围(即单色性)，能够通过改变作为P1DPC的位置的函数的结构上P1DPC性质而加以控制。结果是，有多色图形的基底能够被产生。
此外，能够把附加的P1DPC淀积物的每一层淀积在另一层的顶部，建立串联的P1DPC结构24，见图5。串联的结构在光学响应的控制方面，允许有甚至更大的灵活性。例如，由两层P1DPC淀积物组成的串联的结构，允许两种不同波长范围的光(对应于从两层不同P1DPC的反射)从基底上同一位置被反射。因此，通过使用串联的结构，两种不同反射颜色的混合能够被产生。
P1DPC淀积物中材料和它们环境(如空气)的折射率之间的折射率的差异，能够通过把P1DPC埋藏在例如常用的TiO2层的纳米粒子中而被改变。图6表明被埋藏在纳米粒子25的基质中的P1DPC淀积物23、24的图形。通过把图形埋藏在纳米粒子的基质中，P1DPC淀积物的光散射作用能够被降低。
还能够在被埋藏的P1DPC淀积物的顶部，淀积大的非多孔光散射粒子的附加层(该非多孔散射层在图6中没有示出)。这样的光散射层，能够用于制作有改进的效率和改进的美学属性二者的非半透明(即不透光)DSC，且它能够用于在非半透明DSC上建立像。
还能够在常用的TiO2电极层13顶部有选择地淀积P1DPC淀积物23、24，见图7。这对在半透明DSC上改进效率和建立像是有用的。
还能够在图7的P1DPC淀积物23、24顶部，淀积由大的非多孔光散射粒子组成的散射层(该散射层在图7中没有示出)。这将对在非半透明(即不透光)DSC上改进效率和建立像是有用的。
通过在导电基底表面的点上，在该基底的不同空间位置上淀积有不同光学响应的P1DPC淀积物，能够建立多色像。该像可以由基底表面的不同位置上反射光强度的差异和反射波长的差异建立。
至此，只是具有P1DPC淀积物的平坦的平面基底已经被描述。然而，P1DPC结构的光学响应，能够通过改变P1DPC被淀积其上的表面结构而被改变。
P1DPC淀积物层的表面结构，能够通过向P1DPC层和下面的基底有选择地施加压力使P1DPC淀积物层变形而被改变，见图8A和8B。图8A中，有图形的机械冲压工具30对被淀积在基底11上的平面P1DPC淀积物或层26压，以便塑造或雕刻P1DPC淀积物或层26和基底11，由此获得基底11上P1DPC淀积物或层26的非平面表面结构(见图8B)。
另一种改变P1DPC层的表面结构的方式，是把每一P1DPC单独层27淀积在预成形的非平面基底28上，见图9A和9B，使P1DPC淀积物29的形状仿照下面的基底的形状。
有非平面表面结构的P1DPC淀积物的光学响应，将取决于该P1DPC结构的细致的几何图形和形状。在图8B和9B中，P1DPC淀积物和基底的波浪般表面结构被示出。这种表面结构对控制P1DPC淀积物上反射的光的方向是有用的。
与P1DPC淀积物的形状有关，沿某些方向的光反射能够被抑制而沿其他方向被增强。通过改变特定位置上P1DPC淀积物表面的曲率，能够控制在该特定位置上反射光的方向。因此，在P1DPC淀积物的特定位置上出射的反射光的角度，能够通过改变P1DPC淀积物表面的曲率而加以控制。
视觉像能够通过在P1DPC层的曲率中建立变化而被建立。P1DPC层曲率中的变化，将在这种P1DPC层的反射光中建立变化。反射光中的变化，能够用于建立像。例如，有平面表面结构区和波浪般表面结构区二者的P1DPC层，能够被做成在平面表面上看似如镜面一般的或光滑的，而在波浪般的表面上看似如黑的或无光泽的。这种视觉光学效果能够被开发，以便建立视觉对比度和像。
增加DSC效率的一种策略是增加吸收层中有效的光路径，从而增加光的吸收。通过在DSC的常用TiO2电极层的顶部制作波浪般P1DPC淀积物(如，通过在预成形的常用TiO2电极层上P1DPC的淀积，或通过使被淀积在常用TiO2层上的P1DPC淀积物变形)，能够控制光的反射角，使吸收层中有效的光路径增加。当然，其他形状，诸如金字塔形状、或圆锥形状、或锯齿形状，也能够被使用，以适应手边的应用。
通过制作有平面表面区和非平面表面区二者的P1DPC层，能够增强DSC在有更高镜面反射性区域中的光滑性和效率二者，且能够增强DSC在非平面区域中的效率和黑暗或无光泽性二者。光学响应在光滑和暗/无光泽区域之间的变化，能够用于在DSC上建立像。因此，通过制作有变化的空间表面结构的P1DPC层，能够在跨越DSC的起作用区域上，把增强的效率与增强的美学属性结合起来。
对平面P1DPC层的不同视角，一般地导致在所感到的颜色和所感到的反射光强度上不同的视觉外观。因此，通过改变P1DPC层的表面结构，能够控制在该P1DPC层上所感到的颜色和所感到的反射光强度上作为视角的函数的视觉外观。
能够在P1DPC淀积物32的表面结构顶部淀积常用的TiO2电极层31，见图10。这对降低P1DPC层和环境之间折射率的差异，以便降低P1DPC淀积物的光散射作用，将是有用的。
还能够在图10的常用TiO2层顶部，淀积由大的非多孔光散射粒子组成的层(该散射层在图10中没有出示)。这对在非半透明(即不透光)DSC中改进效率和建立像是有用的。
P1DPC单独层的淀积，包括制备纳米粒子悬浮物的第一步骤。该粒子能够例如由，SiO2、TiO2、SnO2、Al2O3、MgO、ZnO、Nb2O5、CeO2、V2O5、HfO2、Co3O4、NiO、Al2O3、In2O3、Sb2O3制成。粒子大小能够在1-100纳米范围内。纳米粒子的浓度能够在0.1％和70％之间(固体体积/总体积比)。纳米粒子能够用纳米粒子生产领域熟知的任何技术制作。纳米粒子的形式能够是粉末或胶状悬浮物或粉末悬浮物。
纳米粒子粉末的有用悬浮物，能够用常用技术，诸如玻珠研磨和声处理制作。纳米粒子悬浮物配方包含与应用有关的合适的溶剂、粘合剂或添加剂等等。纳米粒子悬浮物配方依赖于手边的应用。溶剂的例子是水或酒精等等。粘合剂的例子是PEG 20,000、PMMA、聚苯乙烯、CarbowaxTM或乙基纤维素、甲基纤维素等等。添加剂例子是，分散添加剂、均化剂、变形剂、抗堵孔剂，蜡等等。
有图形的包括多层不同P1DPC单独层的P1DPC淀积物，能够通过用周知的印刷技术如：喷墨、丝网印刷、胶板印刷、照相凹版印刷、浮凸印刷等等，把纳米粒子悬浮物淀积在基底上制成。最好使用能产生亚微米和微米厚度薄层的印刷技术。在印刷多层不同P1DPC单独层的情形中，最好使用能产生有图形的淀积而无需掩蔽基底的印刷技术。还最好使用允许数层的每一层，以被淀积层的适当对准和记录，被淀积在另一层之上的印刷方法。
交替层的淀积物，能够由受控厚度的单独层的交替淀积形成，以便横跨淀积物实现折射率的周期性或准周期性的空间调制。
有相同厚度的连续均匀的P1DPC层的P1DPC淀积物，能够通过用周知的印刷技术如：喷雾(如超声喷雾)、浸涂、旋转涂布、喷墨打印、丝网印刷、胶板印刷、照相凹版印刷、浮凸印刷等等把纳米粒子悬浮物淀积在基底上产生。最好使用能产生亚微米和微米厚度薄层的印刷技术。还最好使用允许数个单独层的每一层，以被淀积层的适当对准和记录，被淀积在另一层之上的印刷方法。
由交替层组成的淀积物，能够由受控厚度的单独层的交替淀积形成，以便横跨被淀积的多层实现折射率的周期性或准周期性的空间调制。
在印刷完第一纳米粒子悬浮物单独层之后，让溶剂蒸发。然后，淀积的层被送交简单的热处理，以确保绝大部分溶剂已被蒸发。下一个纳米粒子悬浮物单独层则被印刷在已干燥的第一纳米粒子悬浮物单独层顶部并再次让溶剂蒸发，如有必要，可能包含加热步骤，如此等等。数个附加的单独层的每一层能够被淀积在另一层的顶部，直到足够多的层的每一层已经被印刷在另一层的顶部，产生需要的光学性质为止。
具有呈现1D光子晶体性质的纳米粒子的聚合物的复合物，已经用UV可固化聚合物制造，该UV可固化聚合物含有与光引发剂结合的纳米粒子。这样的UV可固化聚合物纳米粒子系统适用于胶板印刷目的。
基底能够是透明导电基底，诸如导电玻璃(如，配备有TCO层(如，掺氟的SnO2)的碱石灰玻璃片)，或导电塑料(如，配备有ITO层的PET片)。在P1DPC单独层被直接淀积在导电基底上的情形下，最好使用TiO2的P1DPC。该基底还可以是被淀积在透明导电玻璃上的常用多孔TiO2层、或多孔ZnO层、或多孔Nb2O5层、或多孔SnO2层。基底表面可以是光滑的或预成形的。最好是，多孔基底的孔大小，小于或相当于P1DPC的纳米粒子层中纳米粒子的大小。
P1DPC层能够通过向被淀积的P1DPC层有选择地施加压力而变形。选择的压力能够用有图形表面，诸如被雕刻的金属或被雕刻的陶瓷机械地施加。当足够的压力被施加时，来自雕刻表面的图形能够被转移到P1DPC层，在P1DPC层的表面结构中建立变化。变形技术特别适用于P1DPC层被淀积在软基底，例如塑料或极多孔的金属氧化物层(如，常用的TiO2层)上的情形。在P1DPC层被直接淀积在导电基底顶部的情形中，坚硬的基底如玻璃，较不适合用于变形技术。最好使用不粘的雕刻工具以建立P1DPC层中的表面结构。变形技术能够与加热结合，如在可变形导电基底诸如塑料基底被使用的情形。
在上面的例子中，有利的是，淀积的P1DPC单独层在某一阶段被加热，以便除去易燃成分并把纳米粒子层一道烧结在P1DPC内，以便建立机械上稳定的P1DPC结构。
在P1DPC淀积物的淀积已经完成之后，标准的程序，包含染料敏化、电解液填充和装置密封，能够用于制作DSC。

Claims (17)

1.一种染料敏化太阳能电池DSC，包括被淀积在基底表面顶部的多孔1D光子晶体P1DPC层，特征在于，该P1DPC层是由P1DPC结构性质的非均匀空间分布形成的P1DPC结构。
2.按照权利要求1的DSC，特征在于，该P1DPC结构是由基底表面上P1DPC淀积物的非均匀分布形成的。
3.按照权利要求2的DSC，特征在于，该P1DPC淀积物包括有不同光学响应的P1DPC。
4.按照权利要求3的DSC，特征在于，该不同的光学响应的形成是通过改变一个或多个P1DPC参数，诸如构成P1DPC的单独纳米粒子层的数量或纳米粒子层的多孔性、纳米粒子层厚度或纳米粒子层材料、或P1DPC的交替的单独层之间折射率的差异。
5.按照权利要求2、3或4的DSC，特征在于，附加的P1DPC淀积物可以被置于一层或多层P1DPC淀积物顶部。
6.按照权利要求2-5中任一项的DSC，特征在于，该P1DPC淀积物和可能的附加P1DPC淀积物都被埋藏在纳米粒子的基质中。
7.按照权利要求6的DSC，特征在于，大的非多孔光散射粒子的附加层，被置于被埋藏的P1DPC淀积物的顶部。
8.按照权利要求1-7中任一项的DSC，特征在于，至少一部分基底表面是非平面的。
9.按照权利要求1-8中任一项的DSC，特征在于，该基底包括透明的导电氧化物。
10.按照权利要求1-9中任一项的DSC，特征在于，该基底包括多孔的TiO2、多孔的ZnO、多孔的Nb2O5或多孔的SnO2电极层。
11.按照权利要求10的DSC，特征在于，该基底包括多孔的TiO2电极层。
12.按照权利要求10的DSC，特征在于，大的非多孔光散射粒子的附加层，被置于P1DPC淀积物和可能的附P1DPC淀积物的顶部。
13.一种用于产生按照权利要求8的包括P1DPC淀积物的DSC的方法，该方法的特征在于，用有选择地施加压力的工具使该基底表面和P1DPC淀积物变形。
14.一种用于产生按照权利要求8的包括P1DPC淀积物的DSC的方法，该方法的特征在于，该P1DPC淀积物被淀积在预形成的非平面基底上。
15.一种导电基底，包括在基底表面上的不同光学响应的点，特征在于，这些点是由P1DPC淀积物形成的。
16.一种导电基底，具有部分非平面表面，特征在于，P1DPC淀积物层覆盖该导电基底，从而有平面表面结构区和非平面表面结构区二者，并在平面表面区上看似如镜面一般的或光滑的，而在非平面表面区上看似如黑的或无光泽的。
17.一种导电基底，特征在于，该基底包括：P1DPC结构且是安全标记，用于化学品的光学传感器，或美学表面的一部分。
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