TWI481040B - 工作電極、其製作方法及含該工作電極之染料敏化太陽能電池 - Google Patents

工作電極、其製作方法及含該工作電極之染料敏化太陽能電池 Download PDF

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Description

工作電極、其製作方法及含該工作電極之染料敏化太陽能電池
本發明關於一種染料敏化太陽能電池之工作電極的製備方法，尤指一種利用電泳作用之染料敏化太陽能電池之工作電極的製備方法。
在能源耗竭與環境保護的雙重難題下，太陽能是極具潛力的綠色能源。由於矽晶太陽能電池的成本昂貴，使得具有低成本發電元件的染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cell，DSSC)的技術開發逐漸受到重視。
請參閱第一圖，染料敏化太陽能電池100的主要內部結構包含工作電極(陽極)110、對電極(陰極)120、電解質130。該陽極110包含導電基板111和接收太陽光能量的感光層112，而陰極120則包含導電基板121以及適當厚度的觸媒層122。前述導電基板111、121視其基材113、123材質而定，例如：若前述基材113、123為非導電或導電性較差之材料，可分別於基材113、123上設有由導電材料所構成的導電層114和124。感光層112含有表面吸附有光激發染料之半導體材料，而電解質130的主要成份為含碘及碘離子的有機溶液。
由於染料敏化太陽能電池的結構簡單，因此若使用塑膠或鈦板作為基材113、123，所製成的染料敏化太陽能電池便得以具有可撓特性，而適合於更多用途。除此之外，基材113、123亦可為玻璃材質。
簡單來說，染料敏化太陽能電池的工作原理係(1)感光層中的半導體材料受光子激發，使其中的染料成為氧化態並產生電子/電洞；(2)電子導入導電基板的導電材料中，並經外部電路傳遞出去；(3)藉由電解質中的氧化還原對將氧化態的染料還原至基態；及(4)藉由外部電路所獲得的電子於陰極上還原氧化還原對。
為了擴張染料敏化太陽能電池產業的發展，縮短染料敏化太陽能電池的製程是非常關鍵的技術。在染料敏化太陽能電池的製程中，最耗時的步驟係使染料吸附至半導體材料的表面。目前最常使用的方式是將光電極(即，設有半導體材料如二氧化鈦之導電基板)浸泡於染料溶液中，這種方式在室溫中需要耗費約十個小時以上才能使染料完全吸附於光電極之半導體材料的表面。而即使提高浸泡的溫度至50℃，也需要耗費約3至5個小時才能完成此吸附程序。這使得時間成本不易控制，而影響了染料敏化太陽能電池產業的發展。
爰是，本發明之一目的為提供一種工作電極的製備方法，其包含改良之染料吸附技術，以大幅縮短染料吸附所需的時間。
本發明之又一目的為提供一種工作電極及含其之染料敏化太陽能電池，其製備時間因改良之染料吸附技術而大幅縮短，而達到節省時間成本的目的。
為達到上述目的，本發明提供一種工作電極的製備方法，其係包含以下步驟：提供一光電極(photoelectrode)，其係包含一含有半導體材料之導電基板；提供一染料溶液，其係包含一溶於一溶劑中的染料；及施予一電壓以使前述染料經一電泳作用而吸附於前述半導體材料之表面。
本發明又提供一種工作電極的製備方法，其係包含以下步驟：提供一導電基板；提供一混合液，其係包含一吸附染料之半導體材料，其中前述吸附染料之半導體材料係溶於一溶劑中；及施予一電壓以使前述吸附染料之半導體材料經一電泳作用而吸附於前述導電基板之表面。
本發明又提供一種工作電極，其係由前述方法所製得。
本發明再提供一種染料敏化太陽能電池，其係包含前述工作電極。
較佳地，前述方法進一步提供一電極，該電極係與前述光電極形成電迴路以執行前述電泳作用。
較佳地，前述半導體材料係為一半導體奈米材料；較佳地，前述半導體奈米材料的材質係為二氧化鈦、氧化鋅、二氧化鋯或其組合。
較佳地，前述導電基板的材質為金屬。
較佳地，前述導電基板係於表面塗佈有導電材料之基材；較佳地，前述基材的材質為玻璃、塑膠或金屬；較佳地，前述導電材料係為銦錫氧化物(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻銻氧化錫(ATO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻銦氧化鋅(IZO)或其組合。
較佳地，前述溶劑為有機溶劑。
較佳地，前述有機溶劑包含3-甲氧基丙腈(3-methoxypropionitrile)、γ-丁內酯(γ-butyro lactone)、二甲基甲醯胺(N,N’-dimethylformamide)、乙腈(acetonitrile)、戊腈(valeronitrile)、二甲基乙醯胺(N,N’-dimethylacetamide)、二氯甲烷(dichloromethane)、二氯乙烷(dichloroethane)、二甲基亞碸(dimethylsulfoxide)、甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、丙醇(propanol)、異丙醇(lsopropylalcohol)、正丁醇(n-butyl alcohol)或其組合。
較佳地，前述電壓係為10~1000伏特。
綜上所述，本發明之方法係利用電泳原理使染料吸附至半導體材料的表面，在施予適當電壓的情況下，僅需耗費約5分鐘的時間便可使染料完成吸附至半導體材料的表面，據此，本發明之方法可大幅度縮短工作電極及染料敏化太陽能電池的製作時間，提升染料敏化太陽能電池產業的發展。
於本發明之一實施態樣中，本發明之工作電極的製備方法包含以下步驟：首先，提供一光電極。本發明所述之「光電極」係指一設有半導體材料的導電基板。本發明所述之「導電基板」的定義為，在電池操作環境中，具有優良導電能力的基板。前述導電基板的基材係指提供整體導電基板主要物理支撐力的材質，包括，但不限於：玻璃、塑膠、金屬或其組合。若欲製作具有可撓特性之染料敏化太陽能電池，則可選用具有可撓性特質的塑膠或金屬(如，適當厚度之鈦板)作為導電基板的基材。該塑膠包括，但不限於：聚對苯二甲酸二乙酯(PET，polyethylene terephthalate)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylene naphthalate)或聚酰亞氨(PI，polyimidem)。若採用玻璃或塑膠做為前述導電基板的基材，則需於該基材預設用於塗佈半導體材料的一面，先塗佈一由導電材料所構成的導電層，使該導電層夾附於前述基材與前述半導體材料之間，前述導電材料包括，但不限於：銦錫氧化物(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻銻氧化錫(ATO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻銦氧化鋅(IZO)或其組合；若採用金屬做為前述導電基板的基材，則無需限制是否設置前述導電層。前述設置該導電層的方式包括，但不限於：蒸鍍、濺鍍、塗佈或化學氣相沈積(CVD)。
較佳地，本發明所述之「半導體材料」為一半導體奈米材料，奈米等級的半導體材料可使光電極的有效受光表面積增加為導電基板表面積的1000倍以上，因此得以提升整體染料敏化太陽能電池的效能。前述半導體奈米材料包括，但不限於二氧化鈦(TiO2 )、氧化鋅(ZnO)、二氧化鋯(ZrO2 )或其組合。
本發明所謂「提供一光電極」的方法無需加以限制，舉例來說，可使用一簡易刮刀將前述半導體奈米材料塗佈於前述導電基板(或前述導電層)的表面以製得一光電極；或者，亦可藉電泳作用將半導體奈米材料設置於前述導電基板(或前述導電層)的表面以製得一光電極。
接著，提供一染料溶液，其係包含一溶於一溶劑中的染料。本發明所述之「染料」係指一光激發染料，其係能被光能激發為氧化態，而傳遞出電子/電洞。本發明所使用之光激發染料無需加以限制，舉例來說，如所屬領域習知的Z907、N3或N719染料。此外，較佳地，本發明之染料溶液的濃度係為0.05~0.5 mM。
本發明所述之「溶劑」係指一溶劑，其係能適當地溶解前述染料以製得一適用於電泳作用之前述染料溶液。前述溶劑係為有機溶劑。可行地，本發明之溶劑係為腈類溶劑、酯類溶劑、醯胺類溶劑、烷類溶劑、醇類溶劑或其組合；舉例來說，前述有機溶劑包含：3-甲氧基丙腈、γ-丁內酯、二甲基甲醯胺、乙腈、戊腈、二甲基乙醯胺、二氯甲烷、二氯乙烷、二甲基亞碸、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇或其組合。
此外，值得注意的是，染料溶於前述溶劑之後會呈現一電性；舉例來說，前述Z907、N3或N719染料溶於適當的溶劑之後會帶有負電荷，因此，在電泳作用中，該帶有負電荷的染料會朝向正極移動。
接著，取得一電泳裝置，其係包含一電泳槽和一電極(第一電極)。所屬領域具有通常知識者當可理解，欲進行電泳作用，至少需要兩個被施予相反電壓的電極，據此，前述光電極係做為前述電泳裝置中的另一個電極(第二電極)。然後，將前述光電極與前述第一電極分別設置於前述電泳槽中；其中，前述光電極與前述第一電極的間隔距離無須加以限制。接著，將前述染料溶液倒入前述電泳槽中；較佳地，使前述染料溶液之液面高於前述光電極與前述第一電極的高度。
最後，施予一電壓以進行電泳作用；其中，前述光電極被施予一與前述染料所帶之電性相反之電壓，以及前述第一電極被施予一與染料所帶之電性相同之電壓；舉例來說，前述Z907、N3或N719染料溶於適當的溶劑之後會帶有負電荷，因此，前述光電極被施予一正電壓，而前述第一電極則被施予一負電壓。據此，前述光電極、前述第一電極以及前述染料溶液可形成一電迴路而產生一電泳作用，因而使帶負電之染料移動至前述帶正電之光電極，並吸附於前述光電極之半導體材料的表面。據此，經染料吸附之前述光電極則可做為染料敏化太陽能電池所用之工作電極；較佳地，前述經染料吸附之前述光電極係進一步經前述溶劑清洗，以洗去未穩定吸附於前述半導體材料上的染料。
於本發明之另一實施態樣中，本發明之工作電極的製備方法包含以下步驟：首先，提供一前述導電基板。接著，提供一0.05~0.5 mM之染料溶液以及一0.1~30 wt%之半導體材料懸浮液；前述染料溶液係包含一溶於前述溶劑中的染料，且前述半導體材料懸浮液係包含一懸浮於前述溶劑中的半導體材料。然後，將前述染料溶液以及前述半導體材料懸浮液均勻混合為一混合液，其中前述染料係吸附於前述半導體材料的表面，而形成吸附染料之半導體材料。
前述染料溶液與前述半導體材料懸浮液混合的方法無須限制，只要能使前述染料吸附於前述半導體材料的表面即可，舉例來說，以攪拌的方式使前述染料溶液與前述半導體材料懸浮液相互均勻混合。值得注意的是，由於前述半導體材料懸浮液中的半導體材料係處於懸浮狀態，因此在本發明方法的混合過程中，前述半導體材料與前述染料溶液中的染料接觸的機會會較習用方法來得多，而可縮短前述染料吸附於前述半導體材料之表面上的時間。
值得注意的是，染料溶於前述溶劑之後會呈現一電性；舉例來說，前述Z907、N3或N719染料溶於適當的溶劑之後會帶有負電荷；據此，前述吸附染料之半導體材料的表面會帶有負電荷，而在電泳作用中會朝向正極移動。
接著，如前所述準備一電泳裝置，其係包含一電泳槽和一電極(第一電極)，並以前述導電基板做為前述電泳裝置中的另一個電極(第二電極)。然後，將前述第一電極與前述第二電極分別設置於前述電泳槽中；其中，前述第一電極與前述第二電極的間隔距離無須加以限制。接著，將前述混合液倒入前述電泳槽中；較佳地，使前述混合液之液面高於前述第一電極與前述第二電極的高度。
最後，施予一電壓以進行電泳作用；其中，前述第二電極被施予一與前述染料所帶之電性相反之電壓，以及前述第一電極被施予一與染料所帶之電性相同之電壓；舉例來說，前述Z907、N3或N719染料溶於適當的溶劑之後會帶有負電荷，因此，前述第二電極被施予一正電壓，而前述第一電極則被施予一負電壓。據此，前述第一電極、前述第二電極以及前述混合液可形成一電迴路而產生一電泳作用，因而使帶負電之前述吸附染料之半導體材料移動至前述帶正電之第二電極，並吸附於前述第二電極(即，前述導電基板)的表面而形成一感光層。據此，藉電泳作用而設有前述感光層之前述導電基板則可做為染料敏化太陽能電池的工作電極。
於較佳實施例中，準備一第一混合液及一第二混合液，其中，前述第一混合液係含有吸附第一染料之半導體材料，而前述第二混合液係含有吸附第二染料之半導體材料。於電泳作用中，首先倒入前述第一混合液並進行電泳作用，使前述吸附第一染料之半導體材料吸附於前述導電基板上，而形成一第一感光層。接著，再倒入前述第二混合液並進行電泳作用，使前述吸附第二染料之半導體材料吸附於前述第一感光層上，而形成一第二感光層。據此，依本發明之方法，可迅速地製備出具有至少一層感光層的工作電極，其中每一感光層含有不同之染料，據此，可擴大本發明之染料敏化太陽能電池的吸收波段。
於本發明之另一實施態樣中揭露一含有本發明之工作電極的染料敏化太陽能電池。前述染料敏化太陽能電池亦設有一對電極，前述對電極包含一導電基板；可行地，進一步包含一觸媒層。前述導電基板係如前面所定義者。前述觸媒層的材質係參考習知之染料敏化太陽能電池的觸媒層，而無需加以限制，如，金屬觸媒或非金屬觸媒。該金屬觸媒包括，但不限於：鉑；該非金屬觸媒包括，但不限於：硫化鈷、硫化鎳、三硫化二鐵或其組合。將前述觸媒層設置於前述導電基板上以製備本發明之對電極(陰極)的方法係採用習知技術，包括，但不限於：真空鍍膜。
本發明之染料敏化太陽能電池的電解質包含：含碘及碘離子的有機溶液。前述含碘及碘離子的有機溶液係為所屬領域所習知，而無需加以限制，舉例來說，將1-丁基-3-甲基-碘化咪唑銨(1-Butyl-3-methyl-midazolium iodide，BMImI)溶於一有機溶劑中以提供碘離子，所使用的有機溶劑包括，但不限於：乙腈(acetonitrile)、3-甲氧基丙腈(3-methoxypropionitrile，MPN)、γ-丁內酯(γ-butyro lactone，GBL)、二甲基甲醯胺(N,N’-dimethylformamide)、二甲基乙醯胺(N,N’-dimethylacetamide)或二甲基亞碸(dimethylsulfoxide)。
本發明之電解質可進一步添加4-第三丁基吡啶(4-tert-butylpyridine，TBP)，以提升染料敏化太陽能電池的開路電壓，有效提升整體電池的效率、硫氰酸胍(guanidinium thiocyanate，GuSCN)以提升染料敏化太陽能電池的光電壓(photovoltage)；及/或1-甲基苯并咪唑(NMBI)以修飾二氧化鈦的性質，而改善電池效率。本發明之染料敏化太陽能電池的封裝材料為習知的熱塑膜或UV膠，但無需加以限制。
關於組裝本發明之染料敏化太陽能電池的方法，簡單地說，將該封裝材料置於前述工作電極和前述對電極之間後，照射紫外光或加熱使前述封裝材料固化且穩定連結於前述工作電極和前述對電極。接著將前述電解質灌入並充滿於前述封裝材料與前述工作電極和前述對電極所形成的內部空間，便完成含有本發明之染料敏化太陽能電池。
以下實施例係用於進一步了解本發明之優點，並非用於限制本發明之申請專利範圍。此外，以下圖式僅用以示意本發明方法中各元件的運作關係，而不用於限制本發明方法施行的方式和各元件間的大小比例。
實施例一：本發明之工作電極的製備
本實施例係採用本發明之方法以製備本發明之樣本1~5，其中，前述樣本1~5的各項參數係整理如下表一：
除了上表一所列之參數以外，各樣本的製作方式係完全相同。簡單地說，以樣本1為例，首先取得一鈦箔(Ti foil，可撓性鈦板)，由於鈦本身具有導電性，因此無須再設置導電層。接著，以簡易刮刀在前述鈦箔的一側表面均勻塗佈一層厚度約為15μm的二氧化鈦(TiO2 )層，即製得一TiO2 光電極。然後將前述TiO2 光電極裁切為1.5公分×2公分(長×寬)的大小後，置於烘烤爐中以500℃燒結30分鐘，以強化TiO2 奈米顆粒之間的連接力。
此後，將0.036克的N719染料加入100 ml的二氯甲烷中，經適當攪拌以使染料溶入二氯甲烷中，而製得一濃度為0.3 mM的染料溶液。
請參第二圖，接著準備一電泳裝置200，其包含一電泳槽210和一第一電極220，將前述第一電極220和前述光電極(第二電極)230置入前述電泳槽中，於本實施例中，前述第一電極220和前述光電極230係距離1公分。然後將前述染料溶液倒入前述電泳槽210中，使液面211蓋過前述第一電極220和前述光電極230。接著，使用一電源供應器212連接前述第一電極220和前述光電極230以形成一電氣連接。由於溶於前述染料溶液中的染料240係帶負電，因此，對前述光電極230施予一正電壓，而對前述第一電極220施予一負電壓。據此，藉著電泳作用，前述染料240會朝向正極(即，前述光電極230)移動，如圖中箭頭所指方向，並吸附於前述光電極230之半導體奈米材料231(例如：二氧化鈦顆粒)的表面上。
持續施予電壓使電泳作用反應4分鐘，直到染料240吸附於前述半導體奈米材料231上而達到所需之程度為止，較佳係使前述染料240完全覆蓋前述半導體奈米材料231的表面。將前述光電極230取出，以二氯甲烷洗去未穩定吸附於前述半導體奈米材料231上的染料240，即製得本實施例樣本1之工作電極。
本實施例之樣本2~5係採用如前所述之方法製備，惟依據表一中所記載的內容改變製程中的參數。
實施例二：本發明之染料敏化太陽能電池的製備與測試結果
使用實施例一中所製得的工作電極來製備染料敏化太陽能電池。本實施例以前述樣本2和樣本5之工作電極做一示範性的說明。
首先，製備染料敏化太陽能電池的對電極，選用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)做為本實施例對電極(陰極)之導電基板的基材，將銦錫氧化物(ITO)以化學氣相沈積(CVD)的方式於前述基材的表面形成一導電層，接著以真空鍍膜的方式於前述導電基板的表面形成一鉑層，作為觸媒層(厚度為1 nm)，便完成本實施例之對電極(陰極)。
接著，本實施例所使用的電解質係為含碘及碘離子的有機溶液，更明確地，係於MPN/GBL溶劑中溶有0.1M之碘化鋰(LiI)、0.03M之碘(I2 )、0.05M之TBP、0.6M之BMImI、0.1M之GuSCN和0.1M之NMBI的電解質溶液。
最後，使用SX-1170-25熱塑膜(Solaronix)作為封裝材料，將該熱塑膜置於前述樣本5之工作電極和前述對電極之間，加熱至約100℃並施予適當壓力使前述工作電極和前述對電極分別與熱塑膜黏合，接著將前述電解質灌入並充滿於前述熱塑膜與前述工作電極和前述對電極所形成的內部空間，便完成本實施例之含有樣本5之工作電極的染料敏化太陽能電池。
為了瞭解依據本發明之方法所製得之染料敏化太陽能電池的性能，於AM1.5(陽光透過大氣層後，與地表呈45°時的光強度)及100 mw/cm2 的光照下進行性能測試。
首先請參第三圖，其係顯示樣本5之染料敏化太陽能電池的I-V曲線(電流密度-電壓曲線)。依據I-V曲線和圖中Y軸及X軸所形成的矩形面積可知，樣本5之染料敏化太陽能電池的性能優異。並且，由下表二可知，樣本5之染料敏化太陽能電池的各項性能：開路電壓(open circuit voltage，V OC )、短路電流密度(short circuit current density，I SC )、填充係數(fill factor，FF)和效率(η)皆具一定水準。
接著，再以前述方法製備一含有樣本2之工作電極的染料敏化太陽能電池，並且，以習用染料吸附方式(即染料吸附方式為將光電極浸泡於染料溶液中)製備一比較例1之染料敏化太陽能電池，其中比較例1之工作電極的組成係如下表三所示：
需注意的是，除了染料吸附的方式以外，比較例1之染料敏化太陽能電池與樣本2之染料敏化太陽能電池的製備方法完成相同。
然後，於AM1.5(陽光透過大氣層後，與地表呈45°時的光強度)及100 mw/cm2 的光照下進行性能測試，以比較含本發明樣本2之染料敏化太陽能電池與比較例1之染料敏化太陽能電池的性能差異。請參第四圖，從I-V曲線看來，兩者的性能差異不大。再請參下表四，從各項性能數據的比較更可確認，本發明樣本2之染料敏化太陽能電池不僅製作時間短，也不影響染料敏化太陽能電池的效能。
實 施例三：本發明之工作電極的製備
本實施例之工作電極的製備方法簡述如下：首先，提供一鈦箔(Ti foil，可撓性鈦板)，由於鈦本身具有導電性，因此無須再設置導電層。然後，將前述鈦箔裁切為1.5公分×2公分(長×寬)的大小，即可作為本實施例之導電基板。
接著，將二氧化鈦加入50 ml的異丙醇中，以製得一0.5 wt%的二氧化鈦懸浮液，以及將0.036克的N719染料加入100 ml的乙醇中，以製得一濃度為0.3 mM的染料溶液。然後，將前述二氧化鈦懸浮液與前述染料溶液混合為一混合液，並持續攪拌約10分鐘，以使前述染料吸附於前述二氧化鈦上而達到所需之程度。
然後，請參第五圖，準備一電泳裝置300，其包含一電泳槽310和一第一電極320，將前述第一電極320和前述導電基板(第二電極)330置入前述電泳槽310中，於本實施例中，前述第一電極320和前述導電基板330係距離1公分。然後將前述混合液倒入前述電泳槽310中，使液面311蓋過前述第一電極320和前述導電基板330。接著，使用一電源供應器312連接前述第一電極320和前述導電基板330以形成一電氣連接。前述混合液中吸附染料之二氧化鈦350由於表面吸附的染料340而帶有負電，因此，對前述導電基板330施予一正電壓(200V)。據此，藉著電泳作用，前述吸附染料之二氧化鈦350會朝向正極(即，前述導電基板330)移動，如圖中箭頭所指方向，並吸附於前述導電基板330的表面上。
持續施予電壓使電泳作用反應5分鐘，直到吸附染料之二氧化鈦350吸附於前述導電基板330上而達到所需之程度為止，較佳係使前述吸附染料之二氧化鈦350完全覆蓋前述導電基板330的表面。將前述導電基板330取出，以乙醇洗去未穩定吸附於前述導電基板330上的吸附染料之二氧化鈦350，即製得本實施例之工作電極。
所屬領域之技術人員當可了解，在不違背本發明精神下，依據本案實施態樣所能進行的各種變化。因此，顯見所列之實施態樣並非用以限制本發明，而是企圖在所附申請專利範圍的定義下，涵蓋於本發明的精神與範疇中所做的修改。
100．．．染料敏化太陽能電池
110．．．工作電極
111．．．導電基板
112．．．感光層
113．．．基材
114．．．導電層
120．．．對電極
121．．．導電基板
210‧‧‧電泳槽
211‧‧‧液面
212‧‧‧電迴路
220‧‧‧第一電極
230‧‧‧光電極(第二電極)
231‧‧‧半導體奈米材料
240‧‧‧染料
300‧‧‧電泳裝置
310‧‧‧電泳槽
311‧‧‧液面
312‧‧‧電迴路
320‧‧‧第一電極
330‧‧‧導電基板(第二電極)
340‧‧‧染料
350‧‧‧吸附染料之二氧化鈦
第一圖顯示習用染料敏化太陽能電池各層體結構的示意圖。
第二圖顯示本發明實施例一所用之電泳裝置的示意圖。
第三圖呈現本發明樣本5之染料敏化太陽能電池的I-V曲線。
第四圖呈現比較例1以及本發明樣本2之染料敏化太陽能電池的I-V曲線。
第五圖顯示本發明實施例三所用之電泳裝置的示意圖。
200．．．電泳裝置
210．．．電泳槽
211．．．液面
212．．．電迴路
220．．．第一電極
230．．．光電極(第二電極)
231．．．半導體奈米材料
240．．．染料

Claims (14)

  1. 一種工作電極的製備方法，其係包含以下步驟：提供一光電極，其係包含一含有半導體材料之導電基板；提供一染料溶液，其係包含一溶於一溶劑中的染料；及施予一電壓以使前述染料單獨地經一電泳作用而吸附於前述半導體材料之表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步提供一電極，該電極係與前述光電極形成電性迴路以執行前述電泳作用。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中前述半導體材料係為一半導體奈米材料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中前述半導體奈米材料的材質係為二氧化鈦、氧化鋅、二氧化鋯或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中前述導電基板的材質為金屬。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中前述導電基板係於表面塗佈有導電材料之基材。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中前述基材的材質為玻璃、塑膠或金屬。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中前述導電材料係為銦錫氧化物(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)、摻銻氧化錫(ATO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻銦氧化鋅(IZO)或其組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中前述溶劑為有機溶劑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中前述有機溶劑包含腈類溶劑、酯類溶劑、醯胺類溶劑、烷類溶劑、醇類溶劑或其組合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中前述電壓係為10~1000伏特。
  12. 一種工作電極的製備方法，其係包含以下步驟：提供一導電基板；提供一混合液，其係包含一吸附染料之半導體材料，其中前述吸附染料之半導體材料係懸浮於一溶劑中；及施予一電壓以使前述吸附染料之半導體材料經一電泳作用而吸附於前述導電基板之表面；前述電壓係為10~1000伏特。
  13. 一種工作電極，其係由申請專利範圍第1項或第12項所述之方法所製得。
  14. 一種染料敏化太陽能電池，其係包含如申請專利範圍第13項所述之工作電極。
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