CN103390504B - 纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法 - Google Patents

纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，有效改善了具有电荷转移重组能低等特性的钴基单电子媒介体的使用所引发的界面电荷符合快、短路时电荷收集效率降低的问题，该方法先将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色；然后将上述染色后的半导体薄膜浸入含有填充剂的溶液中进行染料分子层缺陷的填充；所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升。本发明还提供上述宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极在染料敏化太阳电池中的应用。该填充方法可以有效控制界面复合反应的电子隧穿距离，从而减慢染料敏化太阳电池界面电荷复合，提高器件的光电压、光电流和功率转换效率。

Description

纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法
技术领域
本发明属于宽禁带半导体领域，具体涉及纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法。
背景技术
太阳能光伏发电正在成为全球应对未来低碳经济挑战的一种重要技术。为了降低光伏发电成本及拓宽其应用领域，染料敏化和有机太阳电池成为当前科学研究的前沿和热点，并获得国内外产业界的关注。1991年，等利用具有大比表面的二氧化钛薄膜和宽光谱响应的多吡啶钌染料取得了染料敏化太阳电池（DSC）的重大突破（Nature，1991,353,373），全球科技和产业界开始比较严肃的考虑这种技术的实用性。近两年来，基于钴配合物氧化还原电对的染料敏化太阳电池效率取得了连续提高，目前已超越传统碘基器件的最高效率。不过钴基器件仍面临一些挑战：相对于传统的碘基多电子媒介体，钴基单电子媒介体的电荷转移重组能较低，所参与反应的活化能较小，界面电荷复合快，直接影响器件的光电压，严重时甚至降低短路时的电荷收集效率。为取得器件性能的重大突破，需严格调控纳米结构宽禁带半导体的表面功能区的微结构，控制界面电子复合反应的隧穿距离，提高光电转换所涉及的各个电荷转移过程的量子效率，同时减小自由能损失。
发明内容
本发明的目的是为了改善当前钴基单电子媒介体的使用所引发的电荷转移重组能较低，所参与反应的活化能较小，短路时的电荷收集效率降低等问题而提供的纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法。
本发明首先提供了宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，包括如下：
（1）将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色；
（2）将上述染色后的半导体薄膜浸入含有填充剂的溶液中进行染料分子层缺陷的填充；所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升。
上述宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极在染料敏化太阳电池中的应用。
本发明的有益效果
本发明首先提供了宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，该方法先将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色；然后将上述染色后的半导体薄膜浸入含有填充剂的溶液中进行染料分子层缺陷的填充；所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升。该填充方法可以有效减小半导体薄膜表面染料分子层缺陷，从而阻挡电子受体靠近半导体薄膜表面，延长电子转移反应的隧穿距离。
本发明还提供上述宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极在染料敏化太阳电池中的应用，该填充方法可以控制界面复合反应的电子隧穿距离，从而减慢染料敏化太阳电池界面电荷复合，提高器件的光电压、光电流和功率转换效率。实验结果表明：在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂对接枝有染料（如C106）的半导体薄膜进行分子层缺陷填充的器件，电子寿命变长，界面电荷复合减慢，器件的开路电压从783毫伏提高到861毫伏，短路电流从9.73毫安每平方厘米提升到15.08毫安每平方厘米，功率转换效率从5.8%提升到9.5%。
附图说明
图1是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图2是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图3是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图；
图4是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图5是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图6是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图；
图7是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图8是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图9是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图；
图10是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图11是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图12是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图；
图13是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图14是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图15是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图；
图16是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系；
图17是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的波长（λ）依赖的外量子效率（IPCE）图；
图18是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的光电流密度（j）-电压（V）特征曲线图。
具体实施方式
本发明首先提供了宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，包括如下：
（1）将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色；
（2）将上述染色后的半导体电极薄膜浸入含有填充剂的溶液中进行染料分子层缺陷的填充；所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升。
本发明将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色，所述的纳米结构的宽禁带半导体优选为二氧化钛薄膜电极，所述的染料溶液是将染料放入溶剂中得到的，所述的溶剂根据染料的不同进行选择，优选为四氢呋喃或二甲基甲酰胺，所述的浸泡时间没有特殊限制，染色完成即可，优选为12-16h。所述的染料优选为C256染料、C219染料、C249染料、C250染料、C106染料或YD2-o-C8染料中的一种，结构式如下：
本发明所述的C256在四氢呋喃溶液中的低能量跃迁吸收峰为543nm，摩尔吸收系数为66.0×103M-1cm-1；C256染料在乙腈中溶解度很小（小于10微摩尔每升）。
本发明所述的C219在四氢呋喃溶液中的低能量跃迁吸收峰为542nm，摩尔吸收系数为59.0×103M-1cm-1。C219染料在乙腈溶剂中溶解度很小（小于10微摩尔每升）。
本发明所述的C249在四氢呋喃溶液中的低能量跃迁吸收峰为556nm，摩尔吸收系数为65.0×103M-1cm-1。C249染料在乙腈溶剂中溶解度很小（小于10微摩尔每升）。
本发明所述的C250在四氢呋喃溶液中的低能量跃迁吸收峰为563nm，摩尔吸收系数为63.0×103M-1cm-1。C250染料在乙腈溶剂中溶解度很小（小于10微摩尔每升）。
本发明所述的C106在二甲基甲酰胺溶液中的低能量跃迁吸收峰为550nm，摩尔吸收系数为18.7×103M-1cm-1。C106染料在乙腈溶剂中溶解度很小（低于10微摩尔每升）。
本发明所述的YD2-o-C8在四氢呋喃溶液中的低能量跃迁吸收峰为642nm，摩尔吸收系数为32.3×103M-1cm-1。YD2-o-C8染料在乙腈溶剂中溶解度很小（小于10微摩尔每升）。
待染色完成后，将染色后的半导体电极薄膜先用溶剂冲洗，优选的溶剂为乙腈，待溶剂挥发后再将半导体电极薄膜浸入含有填充剂的溶液中，实现染料分子层缺陷的填充。所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升，防止吸附在半导体表面的染料在填充过程中脱附。所述的填充剂的溶液是将填充剂放入溶剂中得到的，所述的溶剂根据填充剂的不同进行选择，优选为乙腈，所述的浸泡时间优选为5min。所述的填充剂优选为填充剂I或填充剂II中的一种，填充剂I及填充剂II的结构式如下：
其中C6H13、C12H25分别代表正己基与正十二烷基。
本发明还提供上述宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极在染料敏化太阳电池中的应用，具体应用方法为：采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接，电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。所述的电解质优选组分如下：0.25摩尔每升三（2,2'-联吡啶）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（2,2'-联吡啶）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
对比例1
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C256染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C256染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
对比例2
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C219染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C219染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
对比例3
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C249染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C249染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
对比例4
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C250染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C250染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
对比例5
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C106染料的乙腈/叔丁醇/二甲基亚砜混合溶液（体积比：2/2/1）中浸泡16小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C106染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
对比例6
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升YD2-o-C8染料的乙醇/四氢呋喃（体积比：4/6）中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗；
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有YD2-o-C8染料半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
实施例1
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C256染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂I或II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C256染料和填充剂（I或II）的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图1是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图2是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图3是本发明对比例1和实施例1得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图，从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂I或II对C256染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图1）。基于填充剂I对C256染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从822毫伏提高到866毫伏，短路电流从15.46毫安每平方厘米提升到15.56毫安每平方厘米，功率转换效率从9.5%提升到9.8%；利用填充剂II对C256染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从822毫伏提高到904毫伏，短路电流从15.46毫安每平方厘米提升到15.74毫安每平方厘米，功率转换效率从9.5%提升到10.5%。
实施例2
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C219染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂I或II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C219染料和填充剂（I或II）的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图4是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图5是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图6是本发明对比例2和实施例2得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图；从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂I或II对C219染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图4）。基于填充剂I对C219染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从737毫伏提高到781毫伏，短路电流从14.84毫安每平方厘米提升到15.86毫安每平方厘米，功率转换效率从8.2%提升到9.0%；利用填充剂II对C219染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从737毫伏提高到812毫伏，短路电流从14.84毫安每平方厘米提升到16.38毫安每平方厘米，功率转换效率从8.2%提升到9.4%。
实施例3
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C249染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂I或II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C249染料和填充剂（I或II）的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图7是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图8是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图9是本发明对比例3和实施例3得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图；从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂I或II对C249染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图7）。基于填充剂I对C249染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从719毫伏提高到782毫伏，短路电流从14.05毫安每平方厘米提升到16.67毫安每平方厘米，功率转换效率从7.5%提升到9.5%；利用填充剂II对C249染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从719毫伏提高到815毫伏，短路电流从14.05毫安每平方厘米提升到16.88毫安每平方厘米，功率转换效率从7.5%提升到9.8%。
实施例4
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升C250染料的氯苯溶液中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂I或II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C250染料和填充剂（I或II）的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图10是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图11是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图12是本发明对比例4和实施例4得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图；从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂I或II对C250染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图10）。基于填充剂I对C250染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从728毫伏提高到784毫伏，短路电流从15.39毫安每平方厘米提升到16.79毫安每平方厘米，功率转换效率从8.4%提升到9.7%；利用填充剂II对C250染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从719毫伏提高到818毫伏，短路电流从15.39毫安每平方厘米提升到17.35毫安每平方厘米，功率转换效率从8.4%提升到10.2%。
实施例5
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有150微摩尔每升C106染料的乙腈/叔丁醇/二甲基亚砜混合溶液（体积比：2/2/1）中浸泡16小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有C106染料和填充剂II的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图13是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图14是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图15是本发明对比例5和实施例5得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图；从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂II对C106染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图13）。利用填充剂II对C106染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从783毫伏提高到861毫伏，短路电流从9.73毫安每平方厘米提升到15.08毫安每平方厘米，功率转换效率从5.8%提升到9.5%。
实施例6
将纳米结构二氧化钛薄膜电极在含有100微摩尔每升YD2-o-C8染料的乙醇/四氢呋喃（体积比：4/6）中浸泡12小时进行染色，然后用乙腈冲洗，待溶剂挥发后将电极再放入含有1毫摩尔每升填充剂II的乙腈溶液中浸泡5分钟进行染料分子层缺陷的填充。
采用加热熔融的方法，利用一个35微米厚的热融环将上述接枝有YD2-o-C8染料和填充剂II的半导体电极与覆盖纳米铂的对电极连接。电解质从对电极上的小孔注入到两个电极之间的腔体，最后用热熔圆膜和盖玻片对小孔热封，完成染料敏化太阳电池的制备。电解质组分如下：0.25摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅱ）、0.05摩尔每升三（1,10-邻菲罗啉）合钴（Ⅲ）、0.5摩尔每升4-叔丁基吡啶和0.1摩尔每升双三氟甲基磺酰亚胺锂，溶剂为乙腈。
图16是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的电子寿命（τ）对偏压（V）的依赖关系，图17是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的光电流活动谱图，图18是本发明对比例6和实施例6得到的染料敏化太阳电池的光电流密度-电压特征曲线图。从图中可以看出，相对于不使用填充剂的参比器件，在模拟AM1.5G太阳光辐照条件下，利用填充剂II对YD2-o-C8染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的电子寿命变长，界面电荷复合减慢（图16）。利用填充剂II对YD2-o-C8染色的薄膜进行分子层缺陷填充的器件的开路电压从812毫伏提高到900毫伏，短路电流从13.15毫安每平方厘米提升到15.07毫安每平方厘米，功率转换效率从8.2%提升到10.0%。

Claims (3)

1.纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，其特征在于，包括如下：
(1)将纳米结构的宽禁带半导体电极浸入染料溶液中进行染色；
(2)将上述染色后的半导体薄膜浸入含有填充剂的溶液中进行染料分子层缺陷的填充；所述的染料在填充剂的溶液中的溶解度小于10微摩尔每升；
所述的填充剂为填充剂I或填充剂II中的一种，填充剂I及填充剂II的结构式如下：
其中C6H13、C12H25分别代表正己基与正十二烷基。
2.根据权利要求1所述的纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法，其特征在于，所述的染料为C256染料、C219染料、C249染料、C250染料、C106染料或YD2-o-C8染料中的一种，结构式如下：
3.权利要求1-2任何一项所述的纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法得到的半导体电极在染料敏化太阳电池中的应用。
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