TW201526262A - 染料敏化太陽能電池及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供染料敏化太陽能電池及其製造方法。上述太陽能電池包括複合對電極、工作電極、以及電解質。電解質係設置於複合對電極與工作電極之間。上述複合對電極包含基板及設置在基板上的複合層，其中複合層包含石墨烯板與摻雜的金屬氧化物奈米粒子的混合物。摻雜的金屬氧化物奈米粒子具備優良的電傳導特性，使石墨烯板與基板之間具有良好的電性連結，並可做為電子通道以增加染料敏化太陽能電池的光電轉換效率。

Description

染料敏化太陽能電池及其製造方法
本提案係關於一種染料敏化太陽能電池及其製造方法，特別關於一種具有複合對電極之染料敏化太陽能電池及其製造方法。
由於全球能源的持續短缺且對於能源的需求與日俱增，因此如何提供環保且乾淨的能源便成為目前最迫切需要研究的議題。在各種替代性能源的研究當中，利用自然的太陽光經由光電能量轉換產生電能的太陽能電池，為目前所廣泛應用且積極研發之技術。
太陽能電池的基本原理是利用特定物質被光照射時，其光電轉換層之電子與電洞分離。利用電路引導這些電子便可得到電能。舉例來說，染料敏化太陽能電池(DSSC)先將金屬氧化物如二氧化鈦(TiO2)燒結於導電基板上，再將光敏物質(染料)吸附於金屬氧化物表面以形成光電極。光電極和對電極(白金電極)之間以電解質幫助氧化還原。上述染料敏化太陽能電池的光致電子轉移(photo-induced electron transfer)效率很高，因此成為開發低成本太陽能電池中受到重視的太陽能電池類型之一。
在降低染料敏化太陽能電池的成本考量下，提供電傳導特性高，催化活性高，與具備長期穩定性佳的對電極材料，並滿足輕量化太陽能電池的需求，是研究開發染料敏化太陽能電池所待解決的課題。
本發明一實施例提供之染料敏化太陽能電池，包含：複合對電極，包含基板及設置於基板上的複合層，其中複合層包含石墨烯板與摻雜的金屬氧化物奈米粒子之混合物；工作電極，其中複合層位於基板與工作電極之間；以及電解質，位於工作電極與複合對電極之間。
本發明另一實施例提供之染料敏化太陽能電池的製造方法，包含：混合石墨烯板、摻雜的金屬氧化物奈米粒子、與溶劑以形成混合物；施加混合物於基板上，並乾燥混合物以形成複合層於基板上，其中複合層與基板組成複合對電極；提供工作電極，其中複合層位於基板與工作電極之間；以及提供電解質於工作電極與複合對電極之間。
100‧‧‧染料敏化太陽能電池
101‧‧‧基板
102‧‧‧複合層
103‧‧‧石墨烯板
104‧‧‧摻雜的金屬氧化物奈米粒子
105‧‧‧孔洞
110‧‧‧複合對電極
120‧‧‧電解質
130‧‧‧工作電極
第1圖係本發明一實施例中，染料敏化太陽能電池的示意圖。
第2圖係本發明一實施例中，複合層的示意圖。
如第1圖所示，本發明提供的染料敏化太陽能電池100具有相對設置的複合對電極110和工作電極130，以及位於 複合對電極110與工作電極130之間的電解質120。上述複合對電極110包括基板101及設置在基板101上的複合層102，且複合層102包含石墨烯板103與摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的混合物。在一實施例中，基板101可為導電基板如金屬基板，或具有表面導電層的基板，例如包含氟掺雜氧化錫(FTO)、銦掺雜氧化錫(ITO)、鋁掺雜氧化鋅(AZO)、鎵掺雜氧化鋅(GZO)、銦掺雜氧化鋅(IZO)、金屬、或其他導電層於其上的玻璃基板或塑膠基板。在一實施例中，摻雜的金屬氧化物奈米粒子可為氟掺雜氧化錫(FTO)、銦掺雜氧化錫(ITO)、銻摻雜氧化錫(ATO)、鋁掺雜氧化鋅(AZO)、鎵掺雜氧化鋅(GZO)、銦掺雜氧化鋅(IZO)、其他摻雜的金屬氧化物、或上述之組合。在一實施例中，摻雜的金屬氧化物奈米粒子可經由改質步驟，將摻雜的金屬氧化物奈米粒子、改質劑、及溶劑製成改質過的摻雜的金屬氧化物奈米粒子。改質過的摻雜的金屬氧化物奈米粒子可進一步降低複合對電極的界面阻抗。改質劑可為苯甲酸(Benzoic acid)、2-萘甲酸(2-Naphthoic acid)、2-萘硫酚(2-Naphthalenethiol)、1-笓羧酸(1-Pyrenecarboxylic acid)、1-芘磺酸(1-Pyrenesulfonic acid)、或上述之組合。溶劑可為乙醇、丙酮、或上述之組合。
在一實施例中，石墨烯板103可為單層石墨烯板、多層石墨烯板或上述之組合。而在另一實施例中，石墨烯板103的長寬介於0.02μm至2μm之間。若石墨烯板103的長寬過大，其表面積小，催化活性過低。若石墨烯板103的長寬過小，其導電性較低且難以與摻雜的金屬氧化物奈米粒子混合。
上述石墨烯板103係分散於摻雜的金屬氧化物奈米粒子104中，使片狀的石墨烯板103之間隔有摻雜的金屬氧化物奈米粒子104，進而使石墨烯板103不易聚集，以露出較多的催化活性中心，提高複合對電極110的催化活性。如第2圖所示，石墨烯板103分散在摻雜的金屬氧化物奈米粒子104中，摻雜的金屬氧化物奈米粒子104除了支撐石墨烯板103的基質(matrix)之外，更具備優良的電傳導特性，可做為電子通道並增加轉換效率。在一實施例中，摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的顆粒大小介於5nm至600nm之間。若摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的顆粒太大，則難以附著在基板101上。在一實施例中，上述複合層102為多孔層，其具有孔洞105。若摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的顆粒太小，則電解質120在孔洞105中的傳遞阻抗過大(或是電解質120在複合層102中的傳遞阻抗過大)。在另一實施例中，石墨烯板103與摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的重量比介於1：0.01至1：200之間。若摻雜的金屬氧化物奈米粒子104的用量過高，則電解質120在複合層102中的傳遞阻抗過大。若摻雜的金屬氧化物奈米粒子的用量過低，則石墨烯板103容易彼此堆疊聚集，使石墨烯板103露出的催化活性中心過少。
此外，上述之複合對電極110可應用於軟性染料敏化太陽能電池中。在本發明一實施例中，電解質120包括液態電解質或固態電解質。
在本發明一實施例中，上述染料敏化太陽能電池100的製造方法包括：混合石墨烯板103、摻雜的金屬氧化物奈 米粒子104、與溶劑形成混合物。施加混合物於基板101上，並乾燥混合物以形成複合層102。上述基板101與複合層102組成複合對電極110。提供工作電極130，使複合層102設置在基板101和工作電極130之間。提供電解質120於工作電極130和複合對電極110之間，即完成染料敏化太陽能電池100。
在一實施例中，染料敏化太陽能電池100的製造方法更包含在乾燥混合物之後，進一步熱處理或加壓乾燥後的混合物以形成複合層102。熱處理可增加複合層102與基板101附著，降低電子傳遞阻抗。上述熱處理製程的溫度範圍介於200℃至600℃之間。若熱處理製程的溫度過低，則與未進行熱處理製程的效果相同。若熱處理製程的溫度過高，則摻雜的金屬氧化物奈米粒子104彼此熔合，形成的孔洞105過小，電解質120不易擴散傳遞。上述加壓的壓力範圍介於20Psi至100Psi之間。加壓製程可增加複合層102與基板101附著，降低電子傳遞阻抗。若加壓製程的壓力過小，則與未進行加壓製程的效果相同。若加壓製程的壓力過大，則孔洞105過小，電解質120不易擴散傳遞。
在一實施例中，溶劑黏度介於3mPas至100mPas。若溶劑黏度過高，則石墨烯板103、摻雜的金屬氧化物奈米粒子104、與溶劑的混合物不易塗佈成膜，造成複合層102表面不平整。若溶劑黏度過低，則石墨烯板103與摻雜的金屬氧化物奈米粒子104無法穩定的懸浮在溶劑中，兩者均會快速沉降而產生分離現象。舉例來說，適用溶劑可為二乙二醇甲醚(Diethylene glycol methyl ether)、二乙二醇乙醚(Diethylene glycol ethyl ether)、二乙二醇丁醚(Diethylene glycol butyl ether)、二乙二醇己醚(Diethylene glycol hexyl ether)、三乙二醇甲醚(Triethylene glycol methyl ether)、三乙二醇乙醚(Triethylene glycol ethyl ether)、三乙二醇丁醚(Triethylene glycol n-butyl ether)、二丙二醇甲醚(Dipropylene glycol methyl ether)、二丙二醇丙醚(Dipropylene glycol n-propyl ether)、二丙二醇丁醚(Dipropylene glycol n-butyl ether)、三丙二醇甲醚(Tripropylene glycol methyl ether)、三丙二醇丁醚(Tripropylene glycol n-butyl ehter)、乙二醇己醚(Ethylene glycol hexyl ether)、乙二醇苯醚(Ethylene glycol phenyl ether)、丙二醇丁醚(Propylene glycol n-butyl ether)、丙二醇苯醚(Propylene glycol phenyl ether)、乙二醇丁醚醋酸酯(Diethylene glycol n-butyl ether acetate)、松油醇(Terpineol)、環己基吡咯烷酮(N-Cyclohexyl-2-pyrrolidone)、或上述之組合。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例
比較例1
取石墨烯板分散於異丙醇中，配製成0.2wt%溶液(石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 4，其BET比表面積>700m2/g，層數<4層，平均厚度3~5nm，且長或寬<2μm。)。取表面具有FTO層的玻璃基板厚度2.2mm(8-10Ω/□，購自Pilkington TEC glass)作為導電基板，將此FTO玻璃裁切成1.5公分×2.0公 分後以中性清潔劑刷洗，再以去離子水沖洗烘乾。
取3μL之上述石墨烯板分散溶液塗佈於FTO玻璃上(塗佈面積為1.5公分×1.5公分)，室溫乾燥後，於空氣下以400℃熱處理20分鐘後再冷卻10分鐘，即形成石墨烯層於FTO玻璃上。取兩片具有石墨烯層的FTO玻璃，中間夾厚度60μm的Surlyn熱塑膜作為封裝膜(sealant)，利用熱壓機封裝壓合後，再將電解質溶液注入兩片具有石墨烯層的FTO玻璃之間的空隙。上述電解質包含0.6M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑(PMII，購自Merck)、0.01M之I2(購自Sigma-Aldrich)、0.1M之LiI、及0.5M之第三丁基吡啶(TBP，購自Sigma-Aldrich)的乙腈溶液。
實施例1
取石墨烯板與異丙醇溶液混合，攪拌8小時後，超音波震盪1小時，配製成不同濃度的分散液。石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 4，其BET比表面積>700m2/g，層數<4層，平均厚度3~5nm，且長或寬<2μm。
取ITO奈米粒子與水混合，攪拌1小時後，超音波震盪1小時，配製成10wt%分散液。ITO奈米粒子係購自立禾，其粒徑為約10nm。
取石墨烯板分散液(5mL)與ITO奈米粒子分散液(5mL)混合，攪拌1小時後超音波震盪1小時，即得石墨烯板/ITO奈米粒子混合液。取前述之FTO玻璃裁切成1.5公分×2.0公分後以中性清潔劑刷洗，再以去離子水沖洗後烘乾。將石墨烯板/ITO奈米粒子混合液塗佈在FTO玻璃上，形成直徑0.6公分圓形圖案，室溫乾燥後，於空氣下熱處理5分鐘，冷卻10分鐘，即 形成複合層。
取兩片具有複合層於其上的FTO玻璃，中間夾設厚度60μm的Surlyn熱塑膜作為封裝膜(sealant)，利用熱壓機封裝壓合後，再將電解質溶液注入兩片具有複合層的FTO玻璃之間的空隙。上述電解質包含0.6M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑(PMII，購自Merk)、0.01M之I2(購自Sigma-Aldrich)、0.1M之LiI、及0.5M之第三丁基吡啶(TBP，購自Sigma-Aldrich)的乙腈溶液。
取實施例1與比較例1，以電化學交流阻抗(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)測試電極的催化能力。利用電化學分析儀(electrochemical analyzer,Autolab,PGSTAT30)固定Voc直流偏壓(DC bias at an open circuit voltage(VOC))並給予振幅10mV的交流電壓(AC voltage)，且掃描頻率介於50mHz至105Hz之間，可得對電極的奈奎斯特圖(Nyquist plot)。一般而言，兩片對電極的奈奎斯特圖由兩個半圓組成，第一半圓(高頻率)來自於對電極層與電解質的界面阻抗(2Rct)，第二半圓(低頻率)來自於電解質的傳遞阻抗(Z)。對電極層與電解質的界面阻抗(2Rct)越小代表對電極層的催化活性越高。
由第1表之比較可知。添加適量的ITO奈米粒子可有效改善複合電極的界面阻抗。
實施例2
與實施例1-5類似，差別在於實施例2將ITO奈米粒子(購自立禾，其粒徑為約10nm)置於改質劑的溶液中攪拌24小時，離心之後再以乙醇溶劑清洗，重複三次後，將改質後之ITO奈米粒子重新分散在乙醇溶劑中，配製成10wt%分散液。取石墨烯板分散液5mL(石墨烯板分散液濃度為0.05wt%，且石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3，其BET比表面積600-750m2/g，層數4-5層，平均厚度8nm，且長或寬<2μm)與改質後之ITO奈米粒子分散液5mL混合，攪拌1小時，超音波震盪1小時後得石墨烯板/ITO奈米粒子混合液，靜置室溫下1小時後的分散程度如第2表所示。至於其他形成複合電極與界面阻抗之量測如前述。
由第2表之比較可知。經改質後的ITO奈米粒子可有效改善複合電極的界面阻抗。
實施例3
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為o.5wt%)類似，差別在於實施例3將平均粒徑10nm之ITO粒子置換為SiO2粒子(購自Sigma-Aldrich，其粒徑分佈為5-15nm)。
實施例4
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為0.5wt%)類似，差別在於實施例4將平均粒徑10nm之ITO粒子置換為TiO2粒子(購自Degussa，型號P90，粒徑約為14nm)。
實施例5
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為0.5wt%)類似，差別在於實施例5將平均粒徑10nm之ITO粒子置換為平均粒徑50nm之ITO粒子(購自Sigma-Aldrich)或平均粒徑500nm之ITO粒子(購自Sigma-Aldrch)。
實施例6
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為0.5wt%)類似，差別在於實施例6將平均粒徑10nm之ITO粒子置換為平均粒徑15nm之AZO粒子(購自US Research Nanomaterials)、粒徑分佈30-50nm之AZO粒子(購自Sigma-Aldrich)、或粒徑分佈50-100nm之AZO粒子(購自友和貿易)。
實施例7
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為0.5wt%)類似，差別在於實施例7將平均粒徑10nm之ITO粒子置換為平均粒徑30nm之ATO粒子或平均粒徑100nm之ATO粒子(購自US Research Nanomaterials)。
由第3表之比較可知，SiO2粒子與TiO2粒子無法如摻雜的金屬氧化物粒子一般有效降低石墨烯板複合電極的界面阻抗。
實施例8
與實施例1-5(石墨烯板分散液濃度為0.5wt%)類似，差別在於實施例8將石墨烯板置換為購自Graphage之石墨烯板如型號P-LF10(BET>650m2/g，厚度3nm，長或寬<2μm，含氧量<3%)、型號P-MF10(BET>600m2/g，厚度3nm，長或寬<2μm，含氧量<4%)、型號P-MF10(BET>400m2/g，厚度3nm，長或寬<2μm，含氧量<20%)、型號P-ML10(BET<50m2/g，厚度50-100nm，長或寬約5-10μm)。
實施例9
與實施例8類似，差別在於實施例9將實施例8之石墨烯板置換為購自Cheaptube之GraphenX石墨烯板，其BET表面積>750m2/g，厚度<2nm，且長或寬為20-100nm。
由第4表可知，過厚的石墨烯板將會增加複合電極的界面阻抗。
實施例10
取石墨烯板分散於溶劑中，配製成0.2wt%溶液。石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3，其BET比表面積600-750m2/g，層數4-5層，平均厚度8nm，且長或寬<2μm。
取ITO奈米粒子與水混合，攪拌1小時後，超音波震盪1小時，配製成10wt%分散液。ITO奈米粒子係購自立禾，其粒徑為約10nm。
取石墨烯板分散液5mL與ITO奈米粒子分散液5mL混合，攪拌1小時，超音波震盪1小時後得石墨烯板/ITO奈米粒子混合液。靜置室溫下，觀察沉降速度如第5表所示。
取前述之FTO玻璃裁切成1.5公分×2.0公分後以中 性清潔劑刷洗，再以去離子水沖洗後烘乾。將石墨烯板/ITO奈米粒子混合液塗佈在FTO玻璃上(塗佈面積為0.5公分×0.5公分)，於90℃下乾燥，觀察成膜品質如第5表所示。
實施例11
1. 工作電極製備：
取市售之FTO基板(厚度2.2mm，表面電阻為8-10Ω/□，購自Pilkington TEC glass)裁切成1.5公分×2.0公分，以中性清潔劑刷洗後，利用去離子水沖洗並烘乾。
以溶膠凝膠法置備TiO2奈米粒子漿料，其TiO2粒子的平均粒徑為15nm。將TiO2奈米粒子漿料網印在清洗後的FTO玻璃上，網印成直徑為0.6公分的圓形圖案，在空氣下以500℃燒結1小時，形成TiO2工作電極膜。將印有TiO2多孔膜的FTO基板放置在UV-臭氧下清潔處理20分鐘，再浸泡於0.5mM之N719染料溶液中(購自永光化學)24小時，使N719染料吸附在TiO2多孔膜。取出染色的TiO2多孔膜，以乙腈沖洗移除多餘的染料後，在室溫下放置乾燥TiO2多孔膜，即形成工作電極。
2. 石墨烯板/ITO複合對電極製備
取石墨烯板與IPA溶劑混合，攪拌8小時後，超音波震盪1 小時，配製成不同濃度的分散液。(石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3，BET比表面積600-750m2/g，層數4-5層，平均厚度8nm，且長或寬<2μm；或Grade 4：BET比表面積>700m2/g，層數<4層，平均厚度3nm至5nm之間，且長或寬<2μm)。
取ITO奈米顆粒與水混合，攪拌1小時後，超音波震盪1小時，配製成10wt%分散液。(ITO購自立禾，粒徑10nm；或購自Sigma-Aldrich，粒徑介於20nm至70nm之間)。
取石墨烯板分散液(5mL)與ITO奈米顆粒分散液(5mL)混合，攪拌1小時後超音波震盪1小時。
取市售之FTO基板(厚度2.2mm，表面電阻為8-10Ω/□,Pilkington TEC glass)裁切成1.5公分×2.0公分，以中性清潔劑刷洗後，以去離子水沖洗後烘乾。吸取石墨烯板/ITO混合液，塗在FTO玻璃上，塗佈面積為直徑0.6公分的圓形圖案。室溫乾燥塗層後，於空氣下400℃熱處理5分鐘，再冷卻10分鐘即形成石墨烯板/ITO多孔複合膜。
3. DSSC元件組裝
取一片上述工作電極與一片上述對電極，中間夾厚度60μm的Surlyn熱塑膜，作為封裝膜(sealant)，利用熱壓機封裝壓合，中間空隙灌入電解質溶液，即為DSSC元件。電解質配方為0.6M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑(PMII，購自Merck)、0.01M之I2(購自Sigma-Aldrich)、0.1M之LiI、及0.5M之第三丁基吡啶(TBP，購自Sigma-Aldrich)的乙腈溶液。
4. DSSC元件測試：
取上述DSSC元件在太陽光模擬器下照光，光強度為 100mW/cm2(Pin)。以電化學分析儀(electrochemical analyzer,Autolab,PGSTAT30)測量DSSC元件的IV曲線，由0V掃描至0.9V(短路至開路)，掃描速度0.03V/s，且階躍電壓為0.018V。在第6表中，石墨烯板電極指的是比較例1形成的複合對電極。石墨烯板/ITO複合電極指的是實施例1-4形成的複合對電極。
由第6表之比較可知，石墨烯板/ITO複合電極比純石墨烯板電極更能提高DSSC的轉換效率。
分別取10wt%之ITO奈米粒子(粒徑為10nm)的水分散液(5mL)，與不同濃度的石墨烯板(石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3)的IPA分散液(5mL)混合後，塗佈於導電基板上後於室溫下乾燥以形成石墨烯板/ITO複合對電極。依前述製程組裝成DSSC後，量測性質如第7表所示。
分別取10wt%之ITO奈米粒子(粒徑為10nm)的水分散液(5mL)，與1wt%之石墨烯板(石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3)的IPA分散液(5mL)混合後，塗佈於導電基板上並於室溫下乾燥後，以不同溫度熱處理塗層，以形成石墨烯板/ITO複合對電極。依前述製程組裝成DSSC後，量測性質如第7表所示。
第7表
分別取10wt%之ITO奈米粒子(粒徑為10nm)的水分散液(5mL)，與1wt%之石墨烯板(石墨烯板係購自Cheaptube之Grade 3)的IPA分散液(5mL)混合後，塗佈於塑膠導電基板(ITO/PEN表面電阻為13-15Ω/□，購自Peccell Technologies,Inc.)上，並於室溫下乾燥後，以不同壓力施加於塗層上，以形成石墨烯板/ITO複合電極。依前述製程組裝成DSSC後，量測性質如第8表所示。
100‧‧‧染料敏化太陽能電池
101‧‧‧基板
102‧‧‧複合層
103‧‧‧石墨烯板
104‧‧‧摻雜的金屬氧化物奈米粒子
105‧‧‧孔洞
110‧‧‧複合對電極
120‧‧‧電解質
130‧‧‧工作電極

Claims (24)

  1. 一種染料敏化太陽能電池，包含：一複合對電極，包含設置於一基板上的一複合層，其中該複合層包含一石墨烯板與一摻雜的金屬氧化物奈米粒子之混合物；一工作電極，其中該複合層位於該基板與該工作電極之間；以及一電解質，位於該工作電極與該複合對電極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該基板包括一導電基板，或具有一表面導電層的一基板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該石墨烯板分散於該摻雜的金屬氧化物奈米粒子中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該摻雜的金屬氧化物奈米粒子包括氟摻雜氧化錫(FTO)、銦掺雜氧化錫(ITO)、鋁掺雜氧化鋅(AZO)、鎵掺雜氧化鋅(GZO)、銦掺雜氧化鋅(IZO)、或上述之組合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之染料敏化太陽能電池，其中該摻雜的金屬氧化物奈米粒子包括一改質過的摻雜的金屬氧化物奈米粒子。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該石墨烯板與該摻雜的金屬氧化物奈米粒子之重量比介於1：0.01~1：200之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該摻雜的金屬氧化物奈米粒子之顆粒大小介於5nm至600nm 之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該石墨烯板的長寬介於0.02μm至2μm之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該石墨烯板包括單層石墨烯、多層石墨烯、或上述之組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該複合層為一多孔層。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池，其中該工作電極為一透明導電電極。
  12. 一種染料敏化太陽能電池的製造方法，包含：混合一石墨烯板、一摻雜的金屬氧化物奈米粒子、與一溶劑以形成一混合物；施加該混合物於一基板上，並乾燥該混合物以形成一複合層於該基板上，其中該複合層與該基板組成一複合對電極；提供一工作電極，其中該複合層位於該基板與該工作電極之間；以及提供一電解質於該工作電極與該複合對電極之間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，更包含在乾燥該混合物之後熱處理及/或加壓該混合物，以形成該複合對電極。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該溶劑的黏度介於3mPas至100mPas之間。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該溶劑包括二乙二醇甲醚(Diethylene glycol methyl ether)、二乙二醇乙醚(Diethylene glycol ethyl ether)、二乙二醇丁醚(Diethylene glycol butyl ether)、二乙二醇己醚(Diethylene glycol hexyl ether)、三乙二醇甲醚(Triethylene glycol methyl ether)、三乙二醇乙醚(Triethylene glycol ethyl ether)、三乙二醇丁醚(Triethylene glycol n-butyl ether)、二丙二醇甲醚(Dipropylene glycol methyl ether)、二丙二醇丙醚(Dipropylene glycol n-propyl ether)、二丙二醇丁醚(Dipropylene glycol n-butyl ether)、三丙二醇甲醚(Tripropylene glycol methyl ether)、三丙二醇丁醚(Tripropylene glycol n-butyl ehter)、乙二醇己醚(Ethylene glycol hexyl ether)、乙二醇苯醚(Ethylene glycol phenyl ether)、丙二醇丁醚(Propylene glycol n-butyl ether)、丙二醇苯醚(Propylene glycol phenyl ether)、乙二醇丁醚醋酸酯(Diethylene glycol n-butyl ether acetate)、松油醇(Terpineol)、環己基吡咯烷酮(N-Cyclohexyl-2-pyrrolidone)、或上述之組合。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該摻雜的金屬氧化物奈米粒子包括氟摻雜氧化錫(FTO)、氟摻雜氧化錫(FTO)、銦掺雜氧化錫(ITO)、鋁掺雜氧化鋅(AZO)、鎵掺雜氧化鋅(GZO)、銦掺雜氧化鋅(IZO)、或上述之組合。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，更包含一改質步驟，將一摻雜的金屬氧化物奈米粒子、一改質劑、及一溶劑製成一改質過的摻雜的金屬氧化物奈米粒子。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該改質劑為苯甲酸、2-萘甲酸、2-萘硫酚、1-笓羧酸、1-芘磺酸、或上述之組合。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該溶劑為乙醇、丙酮、或上述之組合。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該石墨烯板與該摻雜的金屬氧化物奈米粒子之重量比介於1：0.01~1：200之間。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該摻雜的金屬氧化物奈米粒子之顆粒大小介於5nm至600nm之間。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該石墨烯板的長寬介於0.02μm至2μm之間。
  23. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該石墨烯板包括單層石墨烯、多層石墨烯、或上述之組合。
  24. 如申請專利範圍第12項所述之染料敏化太陽能電池的製造方法，其中該工作電極為一透明導電電極。
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