CN1726570A - 具有箔电极的染料敏化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
具有箔电极(26)(42)的太阳能电池(24)(40)。具体地，使用金属箔来形成电极，该电极提供更短的从染料敏化半导体材料(32)(48)到电极的电子路径。在一实施例中，提供了从太阳能电池(24)(40)形成于其上的基板(14)(44)延伸的纳米线(30)。在另一实施例中，腔(46)通过氧化形成在导电箔(42)的片中，由此形成半导体材料。半导体材料用染料敏化并且电解质溶液(50)设置在腔(46)中，由此形成染料敏化太阳能电池(42)的阵列。
Description
对相关申请的引用
以下共同拥有的申请及专利在此引入作为参考：
James L.Spivack和Harish R.Acharya的名称为“Structured Dye SensitizedSolar Cell”的顺序号为10/316,317的美国专利申请，其与本申请同时提交；
James L.Spivack和Donald F.Foust的名称为“Structured Micro-ChannelSemiconductor Electrode For Photovoltaic Cells”的顺序号为10/316,519的美国专利申请，其与本申请同时提交；以及
James L.Spivack，Harish R.Acharya和Donald F.Foust的名称为“DyeSensitized Solar Cell Having Finger Electrodes”的顺序号为10/316,498的美国专利申请，其与本申请同时提交。
背景技术
一般说来，为将光能转换成各种应用中的电而实施光电系统。由光电系统进行的能源生产与传统系统相比提供了很多优势。这些优势可包括但不局限于低运行成本、高可靠性、模块性、低建造成本及环境有益。可以理解，光电系统通常称为“太阳能电池”，之所以这样称谓是因为它们的由太阳光产生电的能力。
传统太阳能电池通过利用存在于半导体结处的光电效应将光转换成电。因此，传统太阳能电池通常具有半导体层从而产生电子流(electron current)。该半导体层通常吸收入射光从而产生受激电子。除了该半导体层以外，太阳能电池通常还包括玻璃盖(glass cover)或其他密封物、防反射层、允许电子进入电路的前接触电极、以及后接触电极，该后接触电极允许电子在由于曝光受激电子注入该半导体层时完成该电路。
一种特殊类型的太阳能电池是染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池通常使用有机染料来吸收入射光，从而产生受激电子。染料敏化太阳能电池通常包括布置成三明治(sandwich)结构的两个平板传导电极。涂有染料的半导体膜将该两个电极分隔开，所述电极例如可包括被覆透明导电氧化物(TCO)膜的玻璃。半导体层是多孔的并且具有高的表面积，因此允许足够的染料附着在其表面上作为分子单层，从而利于高效的光吸收。电极和半导体膜(起海绵作用)中的孔之间的剩余的中间空间例如用包含诸如三碘化物/碘化物的氧化/还原对(oxidation/reduction couple)的有机电解质溶液填充。
例如，制造染料敏化太阳能电池的一种示例性技术是用诸如氧化钛(TiO2)或氧化锌(ZnO)的半导体膜覆盖导电玻璃板。该半导体膜用染料饱和，并且单层染料分子自组装在半导体膜中的每个颗粒上，由此“敏化”所述膜。为完成该太阳能电池，包含三碘化物/碘化物的液体电解质溶液被引入到该半导体膜中。该电解质填充染料敏化半导体膜中剩余的孔和开口。为完成该太阳能电池，形成对于三碘化物还原具有低的超电势(low overpotential)的第二平板电极，从而制备具有夹在两个对电极之间的染料敏化半导体和电解质复合物(composite)的结构。
传统的染料敏化太阳能电池可用平面叠层结构制造，如上所述。染料的光吸收在染料中激发电子，该电子注入半导体膜中。电子通过穿过膜的相邻晶体的“随机行走”而穿过半导体膜向一个电极行进，同时被氧化的染料阳离子，或染料中通过电子的分离而形成的离子，被来自电解质中被还原的离子(通常为碘化物)的电子的迁移所还原，导致电解质中被氧化的物种(oxidized species)(通常为三碘化物)的形成，被氧化的物种朝向相反电极迁移，在该相反电极处催化剂供应缺失的电子从而完成回路。在电子至该电极的随机行走中，电子会行进显著距离，并且电子可能通过与电解质溶液的组分的结合而损失，该结合也称为“复合”。在阳光的照射下，半导体中电子的密度可很高，使得这种损失大大降低了最大电压，因此降低了太阳能电池能达到的效率。通过缩短电子穿过半导体的行进路径来减少复合的可能性并因此降低电子经过半导体扩散到电极的导电氧化物所用的时间长度是有利的。降低电子的行进距离的一种技术是降低半导体膜的厚度，并因此而缩短电子到达电极所要行进的距离。不利的是，降低半导体膜的厚度会减少染料中的光吸收，从而降低太阳能电池的效率。
类似地，电子分离产生的氧化剂(通常为三碘化物离子)朝着后电极(backelectrode)行进从而完成回路。因为离子能从与半导体材料被染的表面接触的电解质溶液的任何区域产生，所以离子可能不得不穿过半导体材料的孔结构产生的迷宫行进一个长距离(例如从前电极到后电极)。电解质溶液通常以有机溶剂制造。一般说来，具有高沸点的低挥发性溶剂-包括离子性液体-更具粘性，并且妨碍离子的扩散至扩散限制了功率输出并由此限制了太阳能电池的效率的程度。这样的溶剂在提供电池长寿命方面会有利，尤其是对于聚合物基板上制造的电池，因为随着时间的流逝聚合物基板会允许具有低沸点的低粘性溶剂扩散出太阳能电池。降低离子的行进距离可以有利地减小离子的慢扩散造成的局限。然而，如前所述，降低半导体膜的厚度会减小染料的光吸收能力。
这样，虽然增加半导体膜的厚度以及由此增加膜的表面积从而提供增加的光吸收是有利的，但是半导体膜越厚，电子和离子会行进更大的距离以抵达电极。尽管更长的光程对于促进更大的光吸收会是所需要的，但由于电子在半导体层内的增加的复合引起的损失、以及穿过半导体孔中的电解质的慢速离子扩散引起的对电流的限制使半导体膜的增加的厚度是不利的，因为它会导致更低效率的太阳能电池。
发明内容
根据本技术的一个方面，提供一种太阳能电池，包括：包括透明材料的第一平板电极(planar electrode)；第二电极，大致在离所述第一电极一距离处设置，并且包括在与所述第一平板电极的表面的方向不同的方向上延伸的金属箔部分；以及与所述第二电极电连接的多孔染料敏化半导体材料。
根据本技术的另一方面，提供一种太阳能电池，包括：第一电极，具有平板部分及从其延伸的多个纳米线；第二电极，与该第一电极电隔离，并且大致平行于该第一电极的该平板部分设置；多孔染料敏化半导体层，形成在该第一电极的平板部分和纳米线的表面上；以及设置在该半导体层上的电解质溶液。
根据本技术的又一方面，提供一种太阳能电池，包括：含多孔染料敏化半导体层的第一电极，该半导体层具有贯穿之的多个腔，其中该多个腔中的每一个通过壁与每个相邻的腔隔开；第二电极，与该第一电极电隔离，并且近似垂直于该第一电极的该多个腔设置；以及电解质溶液，设置在该第一电极的该多个腔的每一个内。
根据本技术的再一方面，提供一种形成太阳能电池的方法，包括步骤：在基板上设置导电层；形成多个纳米线，其中该纳米线与该导电层电连接并自该导电层延伸；在该多个纳米线的每一个上及该导电层上形成半导体层；用染料覆盖该半导体层，从而形成染料敏化半导体层；以及在染料敏化半导体层上设置电解质溶液。
根据本技术的另一方面，提供一种形成太阳能电池的方法，包括步骤：在基板上设置导电箔层；氧化该导电箔层，从而形成具有贯穿其中的多个腔的半导体层；用染料覆盖该半导体层，从而形成染料敏化半导体层；以及在该染料敏化半导体层的每个腔中设置电解质溶液。
附图说明
通过阅读以下详细描述并通过参照附图，本发明的优点和特征将变得更加明显，其中：
图1示出染料敏化太阳能电池的一示例性实施例的横截面图；
图2示出根据本技术的具有纳米线电极的太阳能电池的一示例性实施例的横截面图；以及
图3示出根据本技术的具有纳米蜂窝电极的太阳能电池的一示例性实施例的横截面图；
图4示出了示例性纳米蜂窝电极的俯视图。
具体实施方式
图1示出了染料敏化太阳能电池10的一示例性实施例。可以理解，太阳能电池10可通过实施平面叠层结构来构造。太阳能电池10可通过实施多种技术中的任一种及使用各种材料来制造，这能够被本领域的技术人员所理解。在一个实施例中，例如纳米晶二氧化钛(TiO2)层12的半导体材料层可设置在诸如玻璃基板的透明基板14上。基板14用诸如透明导电氧化物(TCO)层的导电层覆盖。TCO覆盖的透明基板14形成太阳能电池10的前电极。可以理解，基板14可包括其他透明材料，例如塑料。例如，TiO2层12可设置为5-20微米范围内的一厚度。TiO2层12通常设置为至少10微米厚，以利于光吸收，这在下文将进一步解释。示例性太阳能电池10的TiO2层12具有约10微米的厚度，如图1所示。TiO2层12可被烧结、干燥和挤压，或被化学修饰，从而提供机械强度、电导率和对基板的粘附性。
后电极16可位于TiO2层12之上。后电极16可被镀铂或碳化的TCO层覆盖。后电极16可被定位来使得在TiO2层12与后电极16之间具有一小间隔(例如1微米)。因此，于TiO2层12和后电极16之间可存在最小的接触点(或者无接触点，如本示例性实施例中那样)。诸如例如有机材料或玻璃的密封件(seal)18被设置来密封太阳能电池10的边缘。可以理解，当太阳能电池10的高度在5-20微米的范围内时，太阳能电池10的横向尺寸(即每个密封件18之间)可在例如0.5-10厘米的范围内。例如，示例性太阳能电池10的横向尺寸被显示为具有约1-10厘米的示例性范围。
后电极16可包括填充孔(未示出)，通过所述孔可以注入适于敏化氧化钛层12的染料溶液。本领域技术人员能够理解，用于饱和与敏化TiO2层12的染料例如可包括二吡啶羧酸(bipyridine carbonoxylic acid)VIII族金属络合物，如(4，4′-二羧基-2，2′-二吡啶)2硫氰酸)2钌(RU(4，4′-dicarbonxy-2，2′-bipyridyl)2SCN)2)。一旦TiO2层12被饱和，则染料涂覆的TiO2层12可被冲洗和清洁，这可被本领域技术人员理解。电解质层20通过后电极16中的填充孔注入，从而填充半导体膜中的孔及玻璃基板14和后电极16之间的剩余空间。电解质层20促进被入射光源22，例如太阳光，曝光时染料敏化TiO2层12中通过电子的分离而形成的离子的运动，如下文进一步解释那样。最后，填充孔可被封闭，且玻璃基板14和后电极16之间形成电联系。
参照图1所示，穿过敏化TiO2层12的光程(light path)大约为10微米。当入射光源22经过玻璃基板14导入时，入射光激发染料内的电子，且该电子被传输进TiO2层12。该电子通过“随机行走”穿过TiO2层12内的相邻晶体而迁移。当TiO2层12内的任意颗粒与玻璃基板14的最大距离为大约10微米时，则因为电子穿过TiO2层12内的相邻纳米晶体随机迁移，所以电子行进经过TiO2层12到达玻璃基板14的距离会显著大于10微米。在电子至玻璃基板14的随机行走过程中，电子可通过与电解质层20的组分结合而损失。通常，电子经过TiO2层12扩散到下面的TCO涂覆的基板14所用的时间越长，电子越可能不利地复合。在阳光的照射下，TiO2层12中电子的密度可足够高，使得损失显著地降低最大电压并由此降低太阳能电池10可达到的效率。如前所述，降低TiO2层12的厚度以减少随机行走过程中电子复合的可能性(由此缩短电子的迁移路径)是不利的，因为降低TiO2层12的厚度降低了TiO2层12的光吸收能力。
此外，通过电解质的组分与氧化的染料分子的反应形成的离子经过电解质20迁移到后电极16从而完成电路(circuit)，该氧化的染料分子已经将电子注入到半导体-这里为TiO2层12-中。因为TiO2层12是“多孔的”并因此包含孔的连续系统，所以电解质20内的离子能扩散通过TiO2层12。在本示例性实施例中，从任意离子到后电极16的最大距离为TiO2层12的厚度加上TiO2层12与后电极16之间的额外间隔。在本示例性实施例中，从任意离子到后电极的最大距离为约11微米。如上所述，电解质层20通常是有机溶剂。尽管极性的、稳定的且非粘性的溶剂是所期望的，但是太阳能电池10中填充的溶剂诸如乙腈(acetonitrile)通常是挥发性的。一般说来，较低挥发性的溶剂更粘，并阻碍离子的扩散至扩散限制了太阳能电池10的功率输出以及因此限制了其效率的程度。在提供塑料基板14的太阳能电池10中，挥发性溶剂的损失可产生更大问题。
总之，图1的太阳能电池10包括TiO2层12，其涂覆了染料且以大约10微米的厚度设置在TCO覆盖的平面基板14上。镀铂的TCO覆盖的玻璃基板构成后电极16。TiO2层12直接接触玻璃基板14，从而提供用于受激电子的电连接，且接触面积有利地被最大化以提供更多的经过TiO2层12到基板14的电子路径。相反，TiO2层12与后电极层16之间的接触面积被最小化，并且在本示例性实施例中不存在(即TiO2层12与电极层16电隔离)。经过TiO2层12的最短光程为10微米。虽然为提供更多的光吸收更长的光程会是所希望的，但是由于增加的复合导致的损失和来自离子扩散限制的损失使更厚层的太阳能电池10更低效。
图2-4示出根据本技术制造的改进的太阳能电池。一般说来，构造金属箔，从而形成电极，并提供缩短的经过半导体材料到电极的电子路径长度和/或缩短的经过电解质到镀铂或碳化的电极的离子路径长度。有利地，本技术可减少复合损失，并可减少电解质中的扩散损失，从而提高太阳能电池的效率。因为太阳能电池的效率是电池产生的能源的成本中的主要考虑因素，所以本技术也有利地降低了所生产的每瓦(watt)的成本。
具体参照图2，示出了实施根据本技术制造的电极的第一实施例的太阳能电池24的横截面图。太阳能电池24包括第一电极26，该第一电极具有设置在基板28上的平板部分。例如，基板28可包括玻璃。第一电极26的平板部分包括金属箔。金属箔有利地抵抗碘腐蚀，使得第一电极26的结构完整性不会被太阳能电池24中的电解质溶液损害。在一示例性实施例中，第一电极26的平板部分包含钛(Ti)。可以理解，也可使用其他合适的金属，例如Mo基钢(Mo-based steel)、高硅基钢(high silicon-based steel)、斯特莱特硬质合金6、哈司特镍合金C、不锈钢304、309、316及317、铌、钽或钼。
第一电极26还包含从第一电极26的平板部分的表面延伸的多个纳米线30。纳米线30包含导电金属箔，其被构造来形成从第一电极26的平板部分延伸的纳米线30。尽管图2示出的示例性实施例的纳米线30包括近似垂直于第一电极26的平板部分延伸的结构，但纳米线30可从平板部分以非垂直配置延伸。例如，在供选实施例中，每个纳米线30可在随机方向上延伸，且可与相邻纳米线30接触。而且，纳米线30可形成缠结结构，例如类似鸟巢。
例如，纳米线30可包括与第一电极26的平板部分相同的材料。可选择地，纳米线30可包括与用于第一电极26的平板部分的材料不同的导电金属。在本示例性实施例中，纳米线30包括钛(Ti)。纳米线30例如具有大约10至50nm范围内的宽度以及1-50微米范围内的长度。每个纳米线30的基部(即纳米线30与第一电极26的平板部分相交处的点)之间的间隔可在约每20-800纳米的范围内。
纳米线30及第一电极26的平板表面涂覆半导体材料32，诸如氧化钛(TiO2)。半导体材料32通常包含纳米晶体材料，该材料包含具有大约10-400nm范围内的直径的晶粒。第一电极26的平板表面与纳米线被覆一层大约为1-2个晶体厚(即大约10-400nm)的半导体材料32。在第一电极26包含钛的本示例性实施例中，TiO2层(半导体材料32)可以通过第一电极26的直接氧化而形成。第一电极26例如可通过电化学方式氧化。有利地，电化学氧化促进第一电极26的平板部分和纳米线30的整个表面的完全氧化，因此形成无小孔的表面。尽管用半导体材料32完全覆盖第一电极26可能是有利的，但是表面可包括半导体材料32内的空洞，该空洞处下面的导电纳米线30被暴露，如图2所示。
太阳能电池24还包括第二电极34。第二电极34例如可包括设置在诸如玻璃的透明基板上的TCO。第二电极34被镀铂或碳化，从而提供用于三碘化物离子的催化剂，该三碘化物离子由染料中电子的激发之后产生的染料离子的还原/氧化产生。一旦纳米晶体半导体材料32设置或形成在第一电极26上，则染料可被引入以饱和TiO2表面并提供染料涂覆的半导体材料32。接着，电解质溶液36被注入太阳能电池24，从而填充半导体材料32的纳米晶体颗粒之间残余的孔和空隙，该电解质溶液36例如可包含碘化物/三碘化物对。可以理解，可提供密封材料(未示出)来气密地密封太阳能电池24，从而提供免受外部因素影响的保护。
用于形成纳米线30的一示例性技术是以市场上可买到的塑料片来实施，该塑料片例如为聚碳酸酯聚合物片，具有大约等于纳米线30的所需长度(例如1-50微米)的厚度。塑料片可设置在第一电极26的平板部分上，暴露于中子下，并用溶剂处理，由此形成穿过塑料片并至下面的第一电极的平板部分的多个洞或孔。作为替代，洞或孔可在将塑料片设置在第一电极26上之前生成。每个孔可具有约10-50nm范围内的直径。然后，诸如钛(Ti)的金属可通过例如电沉积(electro-deposition)被设置在塑料片的孔内，从而形成纳米线30。然后，塑料片可通过例如化学清洗被溶解，由此只留下从第一电极26的平板表面延伸的纳米线30。第一电极26可被氧化，从而在纳米线30和第一电极26的平板部分的表面上电化学生长半导体晶体(这里为TiO2)，于是形成半导体材料层32。替代地，半导体材料32可通过例如化学气相沉积设置在第一电极26上。另外，即使半导体材料30是电化学生长的，也可设置额外的半导体材料32，从而在纳米线30之间提供更多的半导体表面积(为了更好的光吸收)。在染料的注入和清洗、以及电解质溶液的引入之后，参照图2所示的结构就得到了。
图2所示的且使用纳米线30的示例性实施例有利地提供了缩短的电子路径。如先前参照图1所述那样，当入射光源38经过第二电极34导入时，染料中电子被激发。被激发的电子通过随机行走，经过纳米晶体半导体材料32行进至第一电极26。可以理解，通过使用具有纳米线30的第一电极26，被激发的电子的行进距离与图1所示的示例性太阳能电池10相比可大大减少。特别地，因为太阳能电池24中染料涂覆的半导体材料32的纳米晶体定位为距离最近的纳米线30仅10-400纳米(即约相邻纳米线30之间的间隔的一半)，所以与图1中太阳能电池10的大约10微米相比，电子行进到第一电极26所用的时间显著地减少。有利地，电子路径的缩短以及相应的被激发的电子到达第一电极26所用时间的减少，降低了复合的可能性。
图3和4示出了本技术的可选示例性实施例。具体参照图3，示出了太阳能电池40的横截面图。太阳能电池40包括设置在诸如玻璃的基板44上的第一电极42。第一电极42例如最初可包括诸如钛(Ti)或锌(Zn)的金属箔层。该金属箔例如可具有1-50微米范围内的厚度。当金属箔例如被电化学地氧化时，穿过金属箔形成腔46或孔的密堆阵列。腔的横截面形状可以是例如圆筒形。腔46的形状可根据所使用的氧化技术而改变。此外，腔46相对于相邻的腔46的排列可以是六方密堆阵列的排列。也就是说，每个腔46与周围的六个腔46共享壁48。
可以理解，金属箔的氧化不仅产生腔46的阵列，也将金属转换成了半导体层。例如，若第一电极42最初包括钛(Ti)箔层，则当钛(Ti)箔层被氧化时，腔46形成且钛箔被转换为氧化钛(TiO2)。从而，一旦钛箔层被氧化，则第一电极42包括晶体氧化钛(TiO2)层，其具有贯穿其中的、由壁48分隔开的腔46。在本示例性实施例中，在氧化过程中，壁48完全转化为氧化钛(TiO2)。替代地，有利的是，氧化金属箔层，使得第一电极42的壁48保留钛(Ti)芯(core)，其具有形成在腔46的壁48上的氧化钛(TiO2)层。也就是说，金属箔层不被完全氧化，从而钛(Ti)内芯保留在第一电极42的壁48内。
第一电极42由图4所示的俯视图进一步示出。因此，下面的讨论参照图3和4得以更好地理解。如上所述，在一示例性实施例中，钛箔设置在基板44上。在电化学氧化过程中，被壁48分隔开的孔或腔46穿过钛箔形成，且钛箔被转化为氧化钛，由此提供了太阳能电池40的第一电极42。在本示例性实施例中，每个腔46的直径D可在例如大约10-400nm的范围内，分隔每个腔46的壁48的厚度T可在例如约2-40nm的范围内。
通过制备腔46的阵列，表面积或表面粗糙度(surface roughness factor)显著地增加。例如，具有约20nm腔直径D和约5nm壁厚度T的10微米厚的钛(Ti)箔片可产生每平方米约1000的表面粗糙度。也就是说，该片的表面积增加约1000x。如果腔直径D为约20nm且壁厚度T为约20nm，则表面粗糙度可为例如每平方米约400。约300-1000的表面粗糙度有利地提供足够的染料涂覆表面积，从而便于太阳能的有效吸收。
一旦金属膜被氧化从而形成氧化钛(TiO2)半导体层，则染料可被导入，从而饱和TiO2表面且提供染料涂覆的晶体氧化钛(TiO2)层。接着，电解质溶液50被注入太阳能电池40，从而填充第一电极42内的腔46及氧化钛(TiO2)材料内之间留下的孔和空隙，电解质溶液50可包含例如碘化物/三碘化物对。
太阳能电池40还包括第二电极52。第二电极52例如可包含设置在诸如玻璃的透明基板上的TCO。第二电极52被镀铂或碳化从而提供用于三碘化物离子的催化剂，三碘化物离子通过电解质溶液50的组分与暴露于入射光期间注射进半导体材料的染料分子的反应形成。可以理解，密封材料(未示出)可被提供从而气密地密封太阳能电池40，以提供免除外部因素影响的保护。
图3和4示出的示例性实施例提供了优于图1所示太阳能电池1O的若干优势。本太阳能电池40有利地提供了更短的电子路径。如上所述，当入射光源54经过第二电极52导入时，染料内电子被激发。被激发的电子通过随机行走穿过第一电极42的氧化钛(TiO2)壁48行进。可以理解，被激发的电子的行进距离与图1所示的示例性太阳能电池10相比可大大减少。特别地，由于第一电极42的纳米蜂窝结构(nano-honeycomb structure)，电子到下面氧化物层的路径可被更多地控制及更好地限定。这消除或减少了电子的部分随机迁移，因此缩短了电子行进路径。而且，如果钛(Ti)芯层留在壁48内，则电子迁移可被进一步改善，因为氧化钛(TiO2)层直接生长在壁48的下面的钛表面上，并且氧化钛(TiO2)层与下面的钛之间的接触在整个结构中是最优的。因此，电子从氧化钛(TiO2)层行进到第一电极42的下面的钛所用的时间可显著减少。有利地，电子路径的缩短以及因此被激发的电子到达TCO覆盖的基板14所用时间的减少降低了复合的可能性。此外，因为氧化钛(TiO2)层由钛箔片形成，所以无需烧结工艺，从而减少了用于制造太阳能电池40的步骤。
本实施例的另一优点在于，进和出腔46的离子输运比经过弯曲路径的快得多，所述弯曲路径因纳米晶体氧化钛(TiO2)层内微晶的通常的随机排列而存在。进一步的优势是，使用电化学氧化而不是化学气相沉积来制备半导体材料(即氧化钛(TiO2)层)，可良好地控制并更好地限定表面化学。也就是说，表面悬空键、功能性及状态更能被限制并易于特性化，因此提供了对染料取向和覆盖的更多控制，这能被本领域技术人员理解。且另一优势在于，本示例性实施例通过控制用于形成第一电极42的钛(Ti)箔的厚度，提供了对光程长度的更精确控制。进一步的优势在于，氧化钛(TiO2)层的厚度可被控制，从而允许实现最大的电池电位及短路电流。
虽然具体实施例已经借助图中的示例示出并在此得以详细说明，但是本发明可容许各种改动和替换形式。然而，应该理解本发明并不局限于在此公开的特定形式。相反，本发明涵盖所附权利要求限定的其主旨和范围内的所有的改动、等同物及替代。
Claims (8)
1.一种太阳能电池(24)(40)，包括：
包括透明材料的第一平板电极(34)(52)；
第二电极(26)(42)，其接近位于离开所述第一电极(34)(52)一距离处，并且包括在与所述第一电极(34)(52)的表面的方向不同的方向上延伸的金属箔部分(30)(42)；以及
与所述第二电极(26)(42)电连接的多孔染料敏化半导体材料(32)(48)。
2.如权利要求1所述的太阳能电池(24)，其中所述第二电极(26)包括平行于所述第一电极(34)的平板部分，且其中所述第二电极(26)的所述金属箔部分包括与所述平板部分连接且自其延伸的多个纳米线(30)。
3.如权利要求2所述的太阳能电池(24)，其中所述多个纳米线(30)的每个包括约10-50nm范围内的宽度，且其中所述多个纳米线(30)的每个与所述多个纳米线(30)中的最近邻的一个间隔约10-400nm的范围。
4.如权利要求2所述的太阳能电池(24)，其中所述多个纳米线(30)的每个包括约1-50微米范围内的长度。
5.如权利要求1所述的太阳能电池(40)，其中所述第二电极(42)的所述金属箔部分包括导电片，该导电片具有约1-50微米范围内的厚度并包括贯穿其形成的多个腔(46)，其中所述染料敏化半导体材料形成在所述多个腔(46)的每个内。
6.如权利要求5所述的太阳能电池(40)，其中所述多个腔(46)的每个包括约10-400nm范围内的直径。
7.如权利要求5所述的太阳能电池(40)，其中所述多个腔(46)的每个的壁(48)的厚度在约2-40nm的范围内。
8.如权利要求5所述的太阳能电池(40)，包括设置在所述多个腔(46)的每个内的电解质溶液(50)。
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