CN103189946A - 制造光伏电极的方法 - Google Patents
制造光伏电极的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103189946A CN103189946A CN2011800429628A CN201180042962A CN103189946A CN 103189946 A CN103189946 A CN 103189946A CN 2011800429628 A CN2011800429628 A CN 2011800429628A CN 201180042962 A CN201180042962 A CN 201180042962A CN 103189946 A CN103189946 A CN 103189946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- particle
- sintering
- deposition
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 75
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 32
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 24
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L disodium;2',4',5',7'-tetraiodo-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3',6'-diolate Chemical compound [Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(I)=C([O-])C(I)=C1OC1=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical group [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical compound O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- -1 titanium alkoxide Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 abstract 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 66
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 66
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 47
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 17
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 13
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 9
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 9
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 238000010010 raising Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 210000000498 stratum granulosum Anatomy 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- OALHHIHQOFIMEF-UHFFFAOYSA-N 3',6'-dihydroxy-2',4',5',7'-tetraiodo-3h-spiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3-one Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(I)=C(O)C(I)=C1OC1=C(I)C(O)=C(I)C=C21 OALHHIHQOFIMEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005855 NiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
通过以下步骤制作光伏电极：(a)在基板上沉积分散体，所述分散体在分散介质中包含粉状半导体颗粒；(b)移除所述分散介质的大部分以在所述基板上的沉积层中留下所述粉状半导体颗粒；(c)利用微波能激发产生等离子体；(d)使所述沉积层暴露于所述微波激发的等离子体足够的时间以烧结所述纳米颗粒，从而使它们附着于所述基板；以及(e)吸收染料到所述烧结的沉积层里。由此得到的电极相对于常规的烧结电极显示出改进的性能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电极的制造，特别是涉及染料敏化型太阳能电池的制造。
背景技术
染料敏化型太阳能电池(DSSC)作为基于硅的太阳能电池的相对低成本的替代品显示出相当大的潜力。这些电池由Gr
tzel及合作者们在1991年开发[B.O'Regan,M.Gr
tzel,Nature,353(1991)737-740]，并且目前有相当的工作集中在提高其光转换效率和稳定性。
DSSC电极的主要部件是导电基板(通常为涂布在玻璃上的透明导电氧化物)、半导体材料的高多孔性层和吸收进入并涂布多孔半导体的光敏染料。
在常规DSSC的情况下，染料敏化只涉及由n-型TiO2纳米颗粒制成的半导体阳极。反电极通常是没有光电化学活性的金属阴极。到目前为止，所获得的为11％的最高转换效率[M.K.Nazeeruddin,F.DeAngelis,S.Fantacci,A.Selloni,G.Viscardi,P.Liska,S.Ito,B.Takeru,M.Gratzel,Journal of the American Chemical Society,127(2005)16835-16847]低于最好的基于硅的薄膜电池。
He等人所建议的一种进一步提高光转换效率的方法[J.He,H.Lindstr
m,A.Hagfeldt,S.-E.Lindquist,Solar Energy Materials andSolar Cells,62(2000)265-273]是用染料敏化的光敏p-型金属氧化物替代阴极。此串联的染料敏化型太阳能电池设计利用了更多的太阳光谱。然而p-型金属氧化物的效率仍然非常低，这限制了它们在串联DSSC中的有效性。在彰显串联DSSC内的阴极的低转换效率的可能原因当中，较关键的是低效的光吸收能力、较差的电荷注入效率和电荷传输速率，以及内阻。
最广泛使用的n-型电极材料是纳米结构的二氧化钛。对于p-型电极，可能最有前途的技术采用氧化镍(NiOx)涂层，其在串联电池中用作阴极具有相当大的潜力。这是因为它们的性质为p-型，化学稳定性优异，加之有确定的光学和电学性能。此外，NiOx被认为是模型半导体基板，因为其具有从3.6至4.0eV的宽带隙能量范围，这取决于Ni(III)位点的量。
已通过各种技术制作NiOx膜，包括旋涂、浸渍、电化学沉积、磁控溅射和溶胶-凝胶法。除了溅射和电化学技术之外，其它方法都需要烧结步骤以便获得致密的涂层。在溶胶凝胶沉积的涂层的情况下，热烧结还起到移除粘结剂的功能。通常报告的烧结条件为300-450°C达30至60分钟。
热烧结的缺点在于处理的时间。当算上加热和冷却时间的时候，处理基板可能要花费大约4个小时。
常规热烧结进一步的缺点包括根据此方法制备的光阴极的光伏性能以及这种光阴极可能相关的物理缺点，如基板与纳米颗粒NiOx层之间的附着力、烧结后的平均粒度、孔特性以及染料吸收。
本发明的目的是要解决这些缺点中的至少一些缺点，并提供制造光伏电极的改进方法。
发明内容
本发明提供了制造光伏电极的方法，包括步骤：
(a)在基板上沉积分散体，所述分散体在分散介质中包含粉状半导体颗粒；
(b)移除分散介质的大部分以在基板上的沉积层中留下粉状半导体颗粒；
(c)利用微波能激发产生等离子体；
(d)使沉积层暴露于所述微波激发的等离子体足够的时间以烧结纳米颗粒，从而使它们附着于基板；以及
(e)吸收染料到所述烧结的沉积层里。
已经发现，当与热烧结相比时，采用此方法得到了显著更好的电极。已发现纳米颗粒层的物理特性、其与基板的附着力和电连接以及染料吸收的程度有改进。特别是，发现通过此方法制备的电极的表面显示出高孔隙度，但没有牺牲所得涂层的机械稳定性。这种表面形态确保吸附染料的单层有较高的光吸收，同时保持颗粒材料与染料分子之间有紧密接触。这转而降低了内阻，并因此提高了电荷注入效率。
据推测，本发明的优点可归因于若干因素，包括加热的快速性以及加热的体相均匀性(bulk homogeneity)，这是由于材料与通过等离子体耦合的“冷”微波相互作用，而不是常规炉中的辐射热。这避免了外表面“热炼”(cooking)，即，可阻碍染料吸收的受热影响的外区，并且相对于常规的烧结电极，其增加了烧结颗粒与下面的基板之间的附着力。下面将给出详细结果。
净结果是，相对于同等的热烧结电极而言，根据本方法制备的光伏电极的电性能得到显著提高(即，在一些情况下达十倍或更多)。
优选地，沉积沉积层的步骤(a)包括沉积分散介质中的所述粉状半导体颗粒的层，并移除所述分散介质的大部分以在沉积层中留下微弱地结合于基板的颗粒。
优选地，所述沉积步骤选自喷涂、旋涂和溶胶凝胶沉积。
在优选的实施方案中，在沉积步骤之前、期间或之后加热分散介质以蒸发分散介质。优选地，这是通过加热基板完成的。
也可以通过选择在环境温度下蒸发的合适分散介质而不进行加热来实现蒸发。
该方法涉及移除分散介质的大部分。更优选的是，移除基本上所有的分散介质，从而使得沉积层是在基板上的基本上干燥的层。
优选地，所述粉状半导体颗粒具有20微米的最大粒度。
更优选地，所述粉状半导体颗粒具有500nm的最大粒度。
更优选地，所述粉状半导体颗粒是最大粒度为100nm的纳米颗粒。
优选地，所述粉状半导体颗粒为金属氧化物颗粒。
本发明在诸如氧化镍和二氧化钛的金属氧化物颗粒中具有特别的应用。本技术的进一步应用是制作CIGS(硒化铜铟镓)太阳能电池，如果均匀混合正确比例的不同粉末的话。
使用氧化镍纳米颗粒并且与赤藓红B染料(2',4',5',7'-四碘荧光素，二钠盐)一起得到了特别有利的结果。
优选地，在步骤(c)中，使沉积层暴露于所述微波等离子体达2分钟与20分钟之间，更优选达4分钟与15分钟之间。
优选地，该方法进一步包括在基板上沉积附着增强剂以增强半导体颗粒与基板之间的附着力的步骤。
附着增强剂优选为在水蒸汽的存在下可起反应以形成金属氧化物的金属化合物。
优选所述半导体颗粒包括与通过所述金属化合物与水蒸汽反应所形成的相同的金属氧化物。
优选地，金属氧化物选自氧化镍、二氧化钛、氧化锡、氧化铟锡和氧化锌。
优选地，金属化合物为与所述金属氧化物中存在的相同的金属的金属醇盐或金属卤化物，条件是该金属醇盐或金属卤化物在水蒸汽的存在下可起反应以形成所述金属氧化物。
在金属氧化物为二氧化钛的情况下，优选该化合物选自四氯化钛、钛醇盐(特别是包括异丙醇钛和丁醇钛)以及它们的前体。
优选地，将附着增强剂分散在基本上不含水的有机载体中。特别合适的载体包括异丙醇和叔丁醇。
当溶剂或载体蒸发时，金属化合物在空气中与水蒸汽反应以形成金属氧化物的无定形层。
沉积附着增强剂的步骤优选在于基板上沉积分散体的步骤(a)之前发生，所述分散体在分散介质中包含粉状半导体颗粒。按这种方式，将粉状半导体颗粒分散体沉积在附着增强剂中间层上。
作为另外的选择，将附着增强剂与半导体纳米颗粒在相同的分散介质中共沉积，使得此步骤作为沉积步骤(a)的一部分发生。
在进一步的替代方案中，将附着增强剂沉积在基板上，与半导体纳米颗粒一起在第一层，接着沉积没有附着增强剂的半导体纳米颗粒层。任选地，可通过重复这些沉积中的一步或多步以产生层的夹层结构(例如，有和没有附着增强剂的层的三层夹层或多层重复的夹层结构。
附图说明
现在通过以下实施方案的描述对本发明作进一步的说明，这些实施方案仅是通过举例的方式参照附图给出的，其中：
图1是用于制造光伏电极的装置的示意图；
图2显示烧结了1分钟与10分钟之间的微波等离子体烧结NiOx涂层的不同样品的XRD光谱，根据Scherrer方程由此计算晶粒度信息；
图3显示使用炉和采用微波等离子体技术烧结5分钟的NiOx涂层的比较XRD光谱，根据Scherrer方程由此计算晶粒度信息；
图4是图2中的微波等离子体烧结样品(处理1分钟与10分钟之间)在已经用赤藓红B进行染料敏化后的UV-可见吸收光谱图；
图5是使用炉和采用微波等离子体技术烧结5分钟的染料敏化NiOx涂层的UV-可见吸收光谱的比较图；
图6显示用ERY敏化的5分钟RDS烧结的NiOx涂层的电流密度与施加电压的关系曲线；
图7显示当在光伏电池中组装并在使用AM1.5太阳能模拟器(I:870Wm-2)的标准条件下测量时，ERY敏化NiOx涂层的光伏性能；
图8(a)显示在炉中烧结5分钟的NiOx样品的FIB-SEM截面图像；
图8(b)显示在微波等离子体装置中烧结5分钟的NiOx样品的FIB-SEM截面图像；
图9(a)显示在炉中烧结30分钟的TiO2样品的FIB-SEM截面图像；
图9(b)显示在微波等离子体装置中烧结5分钟的TiO2样品的FIB-SEM截面图像；
图10显示采用微波等离子体技术烧结5分钟和使用炉在500摄氏度烧结30分钟的TiO2涂层的比较XRD光谱；以及
图11显示用于向基板上面喷涂分散体的喷雾器；
图12是使用聚合物基板和TiO2涂层的样品在用玻璃载片保持在冷却台上的适当位置时的照片；
图13是当在聚合物与冷却台之间使用中间样品架时，使用聚合物基板和TiO2涂层的样品在等离子体处理之后的照片；
图14a-14e显示使样品经受洛氏测试(图14a和14b)和弯曲测试(图14c、14d和14e)的结果；
图15显示当在没有TIP的情况下沉积时和在使用TIP为共沉积层时，TiO2涂层与基板之间的附着力的截面比较分析。
图16是在沉积后和在后续等离子体处理后的TiO2涂层顶面的两张SEM显微照片；
图17显示当经受不同的烧结技术时和当与FTO-玻璃基板上的TiO2涂层相比时，ITO-PEN基板上的TiO2涂层的IV曲线；
图18是挠曲测试方法的照片图；以及
图19显示先前已在电池组装之前在20度下经受反复弯曲的加染料的TiO2涂层的电池的IV曲线。
具体实施方式
实施例1：FTO玻璃基板上的NiOx纳米颗粒
样品制备
为制备光伏电极，由Mansolar提供掺氟氧化锡(FTO)玻璃基板(3mm厚)。将玻璃基板(2×2cm)在丙醇中超声清洗，接着在丙酮中超声清洗，各清洗5分钟。其它可以使用的典型基板包括掺铟的氧化锡(ITO)玻璃和例如PET的聚合物。
制备沉积层介质，其包含NiOx纳米颗粒(～50nm)，悬浮在作为分散介质的甲醇(20mg/ml)中。使用喷雾器(Burgener Mira Mist雾化器)，通过喷涂沉积此沉积层介质，所述喷雾器使用惰性气体将悬浮液打碎成小的喷雾液滴。在这种情况下，所使用的惰性气体是流速为约2升/分钟的氮气。使用计算机数控(CNC)装置以栅格模式在基板的表面上方移动喷雾器，线速度为20mm/s，步长间隔为1mm。将从管口到基板的距离固定为10mm。在沉积过程中，将玻璃基板安装在加热块的上方以保持基板温度在大约50摄氏度。一旦沉积，甲醇便蒸发，在基板上留下松散结合的NiOx纳米颗粒的层。
使按此方式制备的样品经受微波等离子体处理，现在将参照图1对此进行描述。针对按同样的方式制备但使用Carbolite炉(RHF1200)在空气中经受常规炉烧结的样品进行一些比较测试。
微波等离子体处理
图1显示用于制造光伏电极的装置，其包括等离子体室10，该室是利用供气进口12和真空出口14进行压力控制的。在下面描述的过程中，控制压力以在10:1比例(氩:氧)的氩和氧气氛中在20毫巴压力下形成等离子体。
将样品台16设置在室10内以在样品架18上支撑一个或多个基板(未显示)用于处理。样品台是可调节高度、可旋转并且是水冷的。在用于产生本文中描述的结果的装置中，在样品架18上一次处理三个样品。
以2.4kW和2.45GHz工作的Muegge微波能量源20经由具有调谐器26的可调谐波导24提供微波能22，通过石英窗28进入室10，其在这里激发位于样品架18之上的等离子体球30。
使用得自Dr Merganthaler GmbH&Co的LASCON QP003双色高温计(未显示)测量基板温度。
样品表征
使用WYKO NT1100光学轮廓仪按垂直扫描干涉测量(VSI)方式通过阶跃高度测量来测量NiOx膜厚度。为研究截面，使用双面碳带将涂层安装在短柱(stub)上，并使用Emitech K575X溅涂装置溅涂铂以防止表面通过电子束带电。然后使用FEI Quanta3D FEG DualBeam(FEI Ltd,Hillsboro,USA)检查样品。使用以40kV和30mA与Cu Kα辐射在0.2°/分钟扫描速率的正常衍射模式下工作的Siemens D500衍射仪进行X-射线衍射(XRD)测量。
染料敏化、UV-可见光测量和IV-特性
用在99.8％乙醇溶液中的0.3mM赤藓红B(ERY)染料敏化NiOx涂层24h。以透射模式使用AnalytikJena Specord210UV-可见光分光光度计在350-700nm波长范围内研究染料吸附。使用870Wm-2AM1.5太阳能模拟器在双电极配置中分析染料敏化的NiOx涂层的光伏性能(I-V特性)，并使用涂铂的FTO作为反电极。使用定制的光电化学电池以三电极配置观察ERY-敏化的NiOx涂层的p-型行为：工作电极为FTO上的ERY-NiOx；反电极为铂，其中SCE用作参比电极。电解质为在碳酸丙二酯中的0.5M LiI和0.05M I2(得自Sigma-Aldrich)。
结果和讨论
采用上述的喷涂技术由金属氧化物/甲醇浆料制备松散附着的NiOx颗粒层。保持层厚度在1-2μm之间。
参见图2，对在添加染料前采用上述微波等离子体烧结技术烧结1至10分钟的样品评价烧结时间对晶粒度的影响。为简单起见，将此微波等离子体烧结技术称为“快速放电烧结”或“RDS”。图2显示烧结1、3、5、7和10分钟的样品的NiO(200)晶面的X-射线衍射数据。
根据Scherrer方程检查XRD数据，在烧结时间从1分钟延长到10分钟时，观察到晶粒度从6.5nm增加到19.0nm。Scherrer公式对于烧结1分钟、3分钟和5分钟的样品中的每一个给出6.5nm的晶粒度。对于在7分钟烧结的样品，晶粒度计算为12nm，而对于10分钟烧结的样品，粒度为19nm。
参见图3，为了比较RDS技术与常规炉处理的性能，还在450°C箱式炉中烧结NiOx涂层5分钟。然后将炉烧结的涂层性能与采用RDS技术获得的进行比较。对烧结的NiOx涂层进行XRD检查显示出微波等离子体烧结的样品的晶粒度显著较小为6.5nm，相比之下炉处理后得到的为14nm。因此采用RDS技术实现了较小的颗粒度以及更均匀的加热/烧结，从而有助于保持NiOx纳米颗粒的中孔结构。
参见图4，用ERY-B染料处理RDS样品后，根据不同的烧结时间制备的样品的UV-可见光吸收光谱显示出，对于具有较小晶粒度的涂层到具有最大晶粒的涂层，吸附染料的量逐渐减少。图4中具有最高峰的线为溶液中的ERY-B染料参比。
参见图5，可以看到对5分钟RDS样品和5分钟炉烧结的样品的比较数据。对ERY-B溶液再次示出参比。由此可以看出，RDS样品具有大得多的染料吸收程度，这可能是由于表面形态较粗糙。
图6显示ERY-敏化的NiOx涂层(RDS5)的p-型行为。黑暗中和在UV照射下的曲线显示出ERY-敏化的NiOx涂层的阴极光电流，相对于SCE参比，光电流在大约+120mV发生。
接下来，测量开路电流光电压(Voc)、短路光电流密度(Isc)和总光电流效率(η)与烧结时间的函数关系。图7详述在不同的时间烧结的ERY敏化的NiOx涂层(厚度：1-2μm)的I-V特性。虽然1分钟烧结的涂层染料吸附水平较高，但5分钟烧结的样品(RDS5)显示出最高的效率。这些烧结条件有利于高水平的染料扩散，同时保持单个氧化物颗粒之间的互连性。因此中孔的烧结金属氧化物结构促进由ERY染料的有效电荷注入。用2.5μm厚的NiOx涂层进行的后续研究也表明了类似的趋势。
图8显示在使用(a)炉和(b)微波等离子体烧结5分钟后得到的NiOx涂层的聚焦离子束/扫描电子显微镜(FIB/SEM)截面图像。在每个图像中可看到烧结的NiOx层34、FTO层36和下面的玻璃基板38。由这些图像显而易见的是，RDS烧结的涂层在NiOx涂层与FTO层之间的界面40处显示出较高水平的结合，如在图8(b)中消除暗间隙看到此界面所见到的那样。对此可能的解释是，RDS处理涉及体积加热，其在金属氧化物涂层基体内部提供比通过使用炉获得的传导加热所得到的更有效的加热。事实上，后一种处理可导致选择性加热涂层的外表面以产生受热影响区[37]。由图8还显而易见的是，RDS烧结的氧化物产生粗糙得多的表面形态，这也将有助于染料吸附(图3b)。
最后，测量RDS5和CS5(即，符号CS5表示5分钟炉烧结的样品)涂层的光伏性能(开路电压、短路电流、填充因子和百分比效率，如表1中所详述，并且给出文献中报道的最佳性能电极中的两个的比较值，所述文献即He等人[J.He,H.Lindstr
m,A.Hagfeldt,S.-E.Lindquist,Solar Energy Materials and Solar Cells,62(2000)265-273]和Nattestad等人[A.Nattestad,M.Ferguson,R.Kerr,Y.-B.Cheng,U.Bach,Nanotechnology,19(2008)295-304]。也根据相同的测试方法得到由He和由Nattestad进行的测量。使用染料赤藓红-J而不是赤藓红-B获得Nattestad结果
这里报道的炉烧结的涂层在效率方面与文献中报道的值大致相同，而由RDS处理得到的涂层显示出显著更高的性能，即，与5分钟炉烧结的样品相比，对于5分钟RDS烧结的NiOx涂层观察到转换效率增加了十倍。
对于在炉中烧结5分钟(CS5)和30分钟(CS30)的样品，结果在表1中给出。
n-型电极的制备
根据与上文描述相同的技术制备基于二氧化钛和ERY-B的n-型电极。用相同的FTO玻璃基板，使用平均粒度为21nm的二氧化钛纳米颗粒(得自Evonik Industries的“
P25”)和甲醇(25mg/ml)产生沉积层浆料。使用喷雾器将此混合物再次喷涂在玻璃基板上，在这种情况下在9微米厚的层中，并且使样品经受常规烧结和微波等离子体烧结。
图9显示对于烧结5分钟的(a)常规烧结的(在500摄氏度烧结30分钟)和(b)微波等离子体烧结的样品的比较FIB-SEM截面图像。
SEM图像再次显示了以相同的辅助标号代表的层：烧结的TiO2层34、FTO层36、玻璃38和烧结的TiO2与FTO基板之间的界面40。对于上述的NiOx样品，再次可以看到图9(b)中的RDS样品在界面40处显示出少得多的间隙，这有力地表明了相对于图9(a)中的CS样品具有更好的电连接性和结构完整性。
因此，对基板施加包括半导体颗粒的沉积层、移除分散介质并然后在导致颗粒烧结的条件下使弱结合的颗粒层暴露于微波等离子体的技术产生以良好的电连接性牢固地结合于下面的基板的中孔半导体层，并且这已经对n-型TiO2和p-型NiOx得到了证明。
在使用本文描述的材料和方法的NiOx光阴极的情况下，可以看出5分钟微波等离子体处理周期提供了最佳的转换效率，并且与采用炉处理所得到的结果相比，对FTO基板的附着力提高。与用炉烧结的涂层所得到的结果相比，在RDS处理的涂层情况下的吸附染料量增加44％显著地促成光-电流转换效率增加十倍。这种微波等离子体烧结涂层的性能提高与它们在烧结后较小的颗粒度、较高的表面粗糙度和在中孔金属氧化物结构中的颗粒之间互连性水平提高有关。
图10显示箱式炉处理和微波等离子体处理的TiO2涂层的比较XRD光谱，并且可以看出，两者都显示非非常类似的XRD光谱。
实施例2：柔性聚合物基板上的TiO
2
纳米颗粒
样品制备
将平均粒度在20-25nm之间的Degussa P25TiO2纳米颗粒沉积在ITO-PEN涂布的基板(其中ITO代表掺铟的氧化锡，PEN代表聚萘二甲酸乙二酯)上。通过在氧化铝研钵中研磨纳米颗粒粉末，以便打破团聚的颗粒，由此制备悬浮液形式的TiO2。然后使用甲醇溶剂媒介物将磨碎的糊剂转移到接受器里，稀释到最终浓度为25-30mg/ml，并使用声处理喇叭探头进行进一步的声处理。
采用卷对卷(roll-to-roll)喷涂技术将TiO2悬浮液施加于塑料基板。在这种技术中，通过图11中所示的喷雾器泵送悬浮液，借助于加压气体(氮)将其雾化并投射在安装于CNC控制的(X-Y-Z)气动台上面的塑料基板的表面处。
除了TiO2悬浮液之外，使用第二喷雾器共施加由在丙-2-醇中的异丙醇钛(TIP)(20-25mmol/1)前体组成的第二悬浮液。
异丙醇钛(TIP)用于提高TiO2涂层对塑料基板的附着力。
由悬浮液中的TiO2量和/或喷雾器在基板上方的经过次数控制TiO2涂层的厚度(在4至10μm之间变化)。
在下面描述并参照图12-19示出的测试中，TiO2涂层的厚度在4微米与6微米之间。由于诸如涂层结构的电子传输性质之类的参数原因，这种厚度将影响太阳能-电转换效率。此外，吸附的染料量将受TiO2涂层厚度的影响。
在涂层沉积之后，允许样品松弛大约20分钟以彻底地蒸发携带的媒介物，在基板上的沉积层中留下粉状半导体颗粒。
微波等离子体处理和形态分析
然后在使用2.45GHz微波发生器产生的氧等离子体中进行干燥的TiO2涂层的烧结。将等离子体气压保持在4-5毫巴之间，样品处理时间为5分钟。
等离子体处理装置如所示和如前面就图1中描述的那样，不同的是使用4-5毫巴的氧等离子体代替10:1的氩:氧混合物(20毫巴)(虽然同样可使用氩:氧混合物或其它等离子体)，以及(2)罩覆盖在样品上，如下面所描述的那样。
使用罩(此例中为1mm厚的玻璃载片)将样品保持在微波系统的冷却台上以确保其平坦并与台紧密接触，如图12中所示出的那样。
冷却台的存在确保了聚合物基板的完整性；如图13中所示，使用中间样品架(此例中为厚度薄至0.5mm的玻璃盖)导致聚合物熔化。这表明等离子气体温度超过270-300°C(因为PEN的熔化温度报道为270°C—参见E.L.Bedia,S.Murakami,T.Kidate和S.Kohjiya；Polymer42(2001)7299-7305)。
图14显示TiO2涂层经受洛氏硬度测试和弯曲测试的结果。发现在不使用TIP前体的情况下(图14a)对基板施加压痕后，涂层很容易剥落，而在对用TIP前体制备的样品(图14b)进行的相同测试中，稳定性得到了很大的提高。如图14c、14d和14e所示，在沉积过程中使用TIP显著地提高了在初始条件(图14c)下以及当弯曲达20度(图14d)和40度(图14e)时TiO2涂层在基板上的稳定性。
还使用高分辨率扫描电子显微镜(HRSEM)和聚焦离子束(FIB)截面分析评价涂层。这些分析进一步证实了在没有TIP情况下沉积的TiO2涂层的弱附着性质，以及在使用TIP为共沉积层(参见图15)时其与基板的紧密接触。
TiO2涂层顶面的SEM显微照片表明，当在塑料基板上沉积时(图16)，涂层中形成微裂纹。这可能与喷涂参数有关，可通过进一步优化沉积参数将其消除或大幅度减少。
电特性
进一步进行TiO2涂层的形态分析，通过组装DSSC并记录它们的电流-电压(IV)特性来评估光伏性能。
图17显示在微波等离子体中烧结5分钟或在150°C常规炉中烧结60分钟的ITO-PEN基板上的TiO2涂层的IV曲线。还显示了在500°C烧结60分钟的FTO-玻璃基板上的TiO2涂层的IV曲线。
表2比较了相同涂层的转换效率(η)。据发现，当与在炉中烧结的样品相比时，在微波等离子体中烧结的PEN样品显示出30-35％较高的转换效率，而其达到了在FTO-玻璃基板上得到的转换效率的60％。
| 玻璃 | PEN炉 | PEN微波 | |
| 转换效率η(%) | 5.68 | 2.08 | 3.15 |
此外，样品在微波系统中的总处理周期时间只有10-15分钟，包括装载/卸载样品和系统抽气(pumping down)所花费的时间。
图18是在挠曲测试中所涉及的步骤的更详细的图示，显示挠曲涉及使基板和涂层与环形筒的内(凹)表面和与外(凸)表面一致。
图19显示加染料的TiO2涂层的电池的IV曲线，所述涂层在组装电池之前在200下经受反复弯曲(如图18中所示)。发现弯曲不改变涂层的IV特性。
Claims (26)
1.一种制造光伏电极的方法，包括步骤：
(a)在基板上沉积分散体，所述分散体在分散介质中包含粉状半导体颗粒；
(b)移除所述分散介质的大部分以在所述基板上的沉积层中留下所述粉状半导体颗粒；
(c)利用微波能激发产生等离子体；
(d)使所述沉积层暴露于所述微波激发的等离子体足够的时间以烧结所述纳米颗粒，从而使它们附着于所述基板；以及
(e)吸收染料到所述烧结的沉积层里。
2.根据权利要求1所述的方法，其中沉积沉积层的步骤(a)包括沉积分散介质中的所述粉状半导体颗粒的层，并移除所述分散介质的大部分以在沉积层中留下微弱地结合于所述基板的所述颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述沉积步骤选自喷涂、旋涂和溶胶凝胶沉积。
4.根据权利要求2或从属于权利要求2时的权利要求3所述的方法，其中在所述沉积步骤之前、期间或之后加热所述分散介质以蒸发所述分散介质。
5.根据权利要求4所述的方法，其中通过加热所述基板来实现所述分散介质的加热。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述粉状半导体颗粒具有20微米的最大粒度。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述粉状半导体颗粒具有500nm的最大粒度。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述粉状半导体颗粒是最大粒度为100nm的纳米颗粒。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述粉状半导体颗粒为金属氧化物颗粒。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属氧化物颗粒选自氧化镍、二氧化钛、氧化锡、氧化铟锡和氧化锌。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述染料为赤藓红B染料(2',4',5',7'-四碘荧光素、二钠盐)。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在步骤(c)中，使所述沉积层暴露于所述微波等离子体达2分钟与20分钟之间。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在步骤(c)中，使所述沉积层暴露于所述微波等离子体达4分钟与15分钟之间。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，进一步包括在所述基板上沉积附着增强剂以增强所述半导体颗粒与所述基板之间的附着力的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述附着增强剂为金属化合物，所述金属化合物在水蒸汽的存在下可起反应以形成金属氧化物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述半导体颗粒包括与通过所述金属化合物与水蒸汽反应所形成的相同的金属氧化物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述金属氧化物选自氧化镍、二氧化钛、氧化锡、氧化铟锡和氧化锌。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述金属化合物为与所述金属氧化物中存在的相同的金属的金属醇盐或金属卤化物，条件是所述金属醇盐或金属卤化物在水蒸汽的存在下可起反应以形成所述金属氧化物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述金属氧化物为二氧化钛，并且所述化合物选自四氯化钛、钛醇盐(特别是包括异丙醇钛和丁醇钛)以及它们的前体。
20.根据权利要求14-19中任一项所述的方法，其中将所述附着增强剂分散在基本上不含水的有机载体中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述有机载体选自异丙醇、叔丁醇以及它们的混合物。
22.根据权利要求20或21所述的方法，进一步包括在空气中使所述有机载体在水蒸汽的存在下蒸发，从而使所述金属化合物与所述水蒸汽反应以形成金属氧化物的无定形层。
23.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中所述沉积附着增强剂的步骤在于所述基板上沉积分散体的步骤(a)之前发生，所述分散体在分散介质中包含粉状半导体颗粒。
24.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中将所述附着增强剂与所述半导体纳米颗粒在相同的分散介质中共沉积，使得所述沉积附着增强剂的步骤作为沉积步骤(a)的一部分发生。
25.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，其中将所述附着增强剂沉积在所述基板上，与所述半导体纳米颗粒一起在第一层，接着沉积没有附着增强剂的半导体纳米颗粒层。
26.根据权利要求23或25所述的方法，其中重复所述沉积步骤以提供层的夹层结构。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IES2010/0550 | 2010-09-07 | ||
| IES20100550 | 2010-09-07 | ||
| IES20110125 | 2011-03-16 | ||
| IES2011/0125 | 2011-03-16 | ||
| PCT/EP2011/065494 WO2012032092A2 (en) | 2010-09-07 | 2011-09-07 | Methods of manufacturing photovoltaic electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103189946A true CN103189946A (zh) | 2013-07-03 |
Family
ID=44645104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011800429628A Pending CN103189946A (zh) | 2010-09-07 | 2011-09-07 | 制造光伏电极的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8765520B2 (zh) |
| EP (1) | EP2614513A2 (zh) |
| CN (1) | CN103189946A (zh) |
| WO (1) | WO2012032092A2 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106807601A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-09 | 中国科学院海洋研究所 | 一种制备半导体粉末薄膜光电极的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2682969A1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-08 | University College Dublin | Methods of manufacturing photovoltaic electrodes |
| JP5489191B1 (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-14 | 学校法人東京理科大学 | 色素増感太陽電池用光電極および色素増感太陽電池 |
| WO2016005356A1 (en) * | 2014-07-08 | 2016-01-14 | Eni S.P.A. | Method for measuring the adhesion of coatings to substrates |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003308893A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-10-31 | Bridgestone Corp | 金属酸化物半導体膜の形成方法、有機色素増感型金属酸化物半導体電極及びこの半導体電極を有する太陽電池 |
| CN1796391A (zh) * | 2004-12-15 | 2006-07-05 | 通用电气公司 | 助粘剂、含有它的电活化层和电活化装置以及方法 |
| US20070120178A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Seiko Epson Corporation | Electrochemical cell structure and method of fabrication |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6075203A (en) * | 1998-05-18 | 2000-06-13 | E. I. Du Pont Nemours And Company | Photovoltaic cells |
| AU753205B2 (en) * | 1998-05-29 | 2002-10-10 | Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. | Method of manufacturing photoelectric cell and oxide semiconductor for photoelectric cell |
| US20070003743A1 (en) * | 2004-08-27 | 2007-01-04 | Masaaki Asano | Color filter substrate for organic EL element |
| US20090142590A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | General Electric Company | Composition and method |
| US7727578B2 (en) * | 2007-12-27 | 2010-06-01 | Honeywell International Inc. | Transparent conductors and methods for fabricating transparent conductors |
| TW201014937A (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-16 | Clean Venture 21 Corp | Method for producing semiconductor particles |
-
2011
- 2011-09-07 CN CN2011800429628A patent/CN103189946A/zh active Pending
- 2011-09-07 US US13/820,703 patent/US8765520B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-09-07 WO PCT/EP2011/065494 patent/WO2012032092A2/en active Application Filing
- 2011-09-07 EP EP11755059.0A patent/EP2614513A2/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003308893A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-10-31 | Bridgestone Corp | 金属酸化物半導体膜の形成方法、有機色素増感型金属酸化物半導体電極及びこの半導体電極を有する太陽電池 |
| CN1796391A (zh) * | 2004-12-15 | 2006-07-05 | 通用电气公司 | 助粘剂、含有它的电活化层和电活化装置以及方法 |
| US20070120178A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Seiko Epson Corporation | Electrochemical cell structure and method of fabrication |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106807601A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-09 | 中国科学院海洋研究所 | 一种制备半导体粉末薄膜光电极的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8765520B2 (en) | 2014-07-01 |
| WO2012032092A2 (en) | 2012-03-15 |
| WO2012032092A3 (en) | 2012-10-26 |
| EP2614513A2 (en) | 2013-07-17 |
| US20130224907A1 (en) | 2013-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Near-complete charge separation in tailored BiVO4-based heterostructure photoanodes toward artificial leaf | |
| Smith et al. | Quasi-core-shell TiO 2/WO 3 and WO 3/TiO 2 nanorod arrays fabricated by glancing angle deposition for solar water splitting | |
| Du et al. | Optimization of TiO 2 photoanode films for highly efficient quantum dot-sensitized solar cells | |
| US6677516B2 (en) | Photovoltaic cell and process for producing the same | |
| Kakiuchi et al. | Enhanced photoelectrochemical performance of ZnO electrodes sensitized with N-719 | |
| EP1709651B1 (en) | Metal oxide dispersion, metal oxide electrode film, and dye sensitized solar cell | |
| Yao et al. | Scale‐Up of BiVO4 Photoanode for Water Splitting in a Photoelectrochemical Cell: Issues and Challenges | |
| Awais et al. | Application of a novel microwave plasma treatment for the sintering of nickel oxide coatings for use in dye-sensitized solar cells | |
| Fekete et al. | Photoelectrochemical water oxidation by screen printed ZnO nanoparticle films: effect of pH on catalytic activity and stability | |
| KR20080079894A (ko) | 염료감응 태양전지 및 이의 제조방법 | |
| Liu et al. | Enhancing photoelectrochemical activity of CdS quantum dots sensitized WO 3 photoelectrodes by Mn doping | |
| Jang et al. | Effect of an electrodeposited TiO 2 blocking layer on efficiency improvement of dye-sensitized solar cell | |
| Sudhagar et al. | Interfacial engineering of quantum dot-sensitized TiO 2 fibrous electrodes for futuristic photoanodes in photovoltaic applications | |
| Hong et al. | Nanocrystalline WO3 film with high photo-electrochemical activity prepared by polymer-assisted direct deposition | |
| Hong et al. | Electrodeposition of Sb2S3 light absorbers on TiO2 nanorod array as photocatalyst for water oxidation | |
| Apriandanu et al. | Ti-doped Fe2O3 photoanodes on three-dimensional titanium microfiber felt substrate for photoelectrochemical oxygen evolution reaction | |
| Hossain et al. | Microstructured ZnO photoelectrode grown on the sputter-deposited ZnO passivating-layer for improving the photovoltaic performances | |
| Kovendhan et al. | Spray deposited Nb 2 O 5 thin film electrodes for fabrication of dye sensitized solar cells | |
| CN103189946A (zh) | 制造光伏电极的方法 | |
| Benehkohal et al. | Electrophoretically self-assembled mixed metal oxide-TiO2 nano-composite film structures for photoelectrochemical energy conversion: Probing of charge recombination and electron transport resistances | |
| Yu et al. | Electrochemical deposition of ZnO porous nanoplate network for Dye-Sensitized solar cells | |
| Feng et al. | Enhanced photovoltaic property and stability of perovskite solar cells using the interfacial modified layer of anatase TiO2 nanocuboids | |
| Joudi et al. | Enhancement of photoelectrochemical performance of CdSe sensitized seeded TiO2 films | |
| Ghani et al. | Highly ordered combined structure of anodic TiO2 nanotubes and TiO2 nanoparticles prepared by a novel route for dye-sensitized solar cells | |
| Chang et al. | ALD-coated ultrathin Al2O3 film on BiVO4 nanoparticles for efficient PEC water splitting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130703 |