掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池及其制造方法

摘要

一种掺杂碳六十(C60)于二氧化钛(TiO2)之染料光敏化太阳能电池及其制造方法，乃将微奈米等级的二氧化碳粉末掺入奈米等级的纯化碳六十所制作之浆体，涂布于工作电极并藉由锻烧的处理过程后，可得到较佳的导电率及较高的多孔质程度之二氧化钛－碳六十(TiO2－C60)之复合薄膜层，从而可改善光敏化染料的吸附特性，以提升染料光敏化太阳能电池的光电转换效率。

主权项

一种掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其包含：一第一透明导电基板；一多孔质复合薄膜层，系由包含微奈米等级之二氧化钛(TiO2)与奈米等级之碳六十(C60)的浆体，涂布于该第一透明导电基板上并经锻烧处理所构成，其中该碳六十含量为10.0重量百分比以下；一光敏化染料层，吸附于该多孔质复合薄膜层表面；一第二透明导电基板，位于该光敏化染料层下方；及一电解液层，位于该光敏化染料层与该第二透明导电基板之间。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该第一透明导电基板与该第二透明导电基板，系为一表面涂布有透明导电材料之导电玻璃。如申请专利范围第2项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该透明导电材料系为氧化铟锡(ITO)、氟氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)、或氧化铟锌(IZO)。如申请专利范围第2项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，更包含一碳膜，形成于该第二透明导电基板之该透明导电材料与该电解液层之间。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该碳膜之厚度系微0.5~2.0微米。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该多孔质复合薄膜层之厚度系为51~100奈米。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该多孔质复合薄膜层系利用刮刀成膜法涂布该浆体于该第一透明导电基板所制得。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该碳六十系经过微波消化技术处理，以提高多孔质复合薄膜层之多孔质程度及吸附该光敏化染料层的量。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该浆体更包含有聚乙二醇(PEG)、分散剂与去离子水。如申请专利范围第9项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该聚乙二醇(PEG)、该分散剂与该去离子水之重量比例为3：3：1。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该微奈米等级之二氧化钛系为微米级二氧化钛、奈米级二氧化钛或微米级与奈米级混合之二氧化钛。如申请专利范围第1项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池，其中该锻烧处理之温度系400~450℃。一种掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其步骤包含：将包含复数微奈米等级之二氧化钛(TiO2)粉末与奈米等级之碳六十(C60)的浆体，涂布于一第一透明导电基板上并经锻烧处理，而形成一多孔质复合薄膜层，其中该碳六十含量为10.0重量百分比以下；将该多孔质复合薄膜层浸泡并吸附一光敏化染料；将该形成有多孔质复合薄膜层与吸附有该光敏化染料之第一透明导电基板和一第二透明导电基板相贴合；及将一电解液注入于该第一透明导电基板与该第二透明导电基板之间。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该第一透明导电基板与该第二透明导电基板系为一表面涂布有透明导电材料之导电玻璃。如申请专利范围第14项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该透明导电材料系为氧化铟锡(ITO)、氟氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)或氧化铟锌(IZO)。如申请专利范围第14项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，更包含形成一碳膜于该第二透明导电基板之该透明导电材料与该电解液层之间的步骤。如申请专利范围第16项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该碳膜之厚度系微0.5~2.0微米。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该多孔质复合薄膜层之厚度系为51~100奈米。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该多孔质复合薄膜层系利用刮刀成膜法涂布该浆体于该第一透明导电基板所制得。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该形成该多孔质复合薄膜层之步骤，更包含一对于该碳六十微波消化技术处理之步骤，以提高该多孔质复合薄膜层之多孔质程度及吸附该光敏化染料的量。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，更包含一将该第一透明导电基板与该第二透明导电基板加以密封的步骤。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该浆体更包含有聚乙二醇(PEG)、分散剂与去离子水。如申请专利范围第22项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该聚乙二醇(PEG)、该分散剂与该去离子水之重量比例为3：3：1。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该微奈米等级之二氧化钛系为微米级二氧化钛、奈米级二氧化钛或微米级与奈米级混合之二氧化钛。如申请专利范围第13项所述之掺杂碳六十于二氧化钛之染料光敏化太阳能电池之制造方法，其中该锻烧处理之温度系400~450℃。