[发明专利]金属氧化物网状结构材料,太阳能电池元件及其制造方法

权利要求书

1.一种金属氧化物网状结构材料，其特征在于包含：

一多孔性网状结构；

其中，该网状结构是由多数条相连的纳米须所构成的，每一条纳米须包含多数个串连成链条状的二氧化钛纳米粒子及一层实质地包覆所述二氧化钛纳米粒子且使所述二氧化钛纳米粒子被串连的过渡金属氧化物卷膜，每一条纳米须的过渡金属氧化物卷膜与其相邻的纳米须的过渡金属氧化物卷膜相连，使得所述纳米须相互连接。

2.如权利要求1所述的金属氧化物网状结构材料，其特征在于：该过渡金属氧化物卷膜为二氧化钛卷膜。

3.如权利要求1所述的金属氧化物网状结构材料，其特征在于：该多孔性网状结构具有锐钛矿、金红石、或锐钛矿与金红石组合的结晶结构。

4.如权利要求1所述的金属氧化物网状结构材料，其特征在于：所述二氧化钛纳米粒子呈珠粒状。

5.如权利要求1所述的金属氧化物网状结构材料，其特征在于：所述二氧化钛纳米粒子具有一大于零而小于50nm的粒径。

6.如权利要求1所述的金属氧化物网状结构材料，其特征在于：该金属氧化物卷膜具有一大于零而小于15nm的厚度。

7.一种太阳能电池元件，其特征在于包含：

一个第一电极；

一个第二电极，与该第一电极互相对立而设；

一个多孔性网状结构，设置于该第一电极上并介于该第一与第二电极之间；

一层染料层设置于该多孔性网状结构上；以及

一层电解质层设置于该染料层与该第二电极之间；

其中，该多孔性网状结构是由多数条相连的纳米须所构成，每一条纳米须包含多数个串连成链条状的二氧化钛纳米粒子及一层实质地包覆所述二氧化钛纳米粒子且使所述二氧化钛纳米粒子被串连的过渡金属氧化物卷膜，每一条纳米须的过渡金属氧化物卷膜与其相邻的纳米须的过渡金属氧化物卷膜相连，使得所述纳米须相互连接。

8.一种金属氧化物网状结构材料的制造方法，其特征在于包含：

(a)在一个基材上形成一个基底结构，该基底结构包含一个具有多数个二氧化钛纳米粒子的多孔性二氧化钛纳米粒子薄膜；

(b)在含有可溶性氢氧化过渡金属前驱物的碱金属碱性溶液中，以碱水热法处理该基底结构使所述前驱物渗入该二氧化钛纳米粒子薄膜内并与所述二氧化钛纳米粒子进行缩合聚合反应而形成具有多数相连的纳米须的前驱物网状结构；以及

(c)对步骤(b)所形成的该前驱物网状结构物进行高温煅烧使该前驱物网状结构转化为金属氧化物网状结构材料。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在步骤(b)中的所述前驱物是借由下列步骤所形成：在该多孔性二氧化钛纳米粒子薄膜上形成一层过渡金属上层薄膜；以及在步骤(b)中，借由碱水热法使该过渡金属上层薄膜与该碱金属溶液中的氢氧离子反应而形成所述前驱物。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该过渡金属上层薄膜是借由离子溅镀、化学气相沉积、或电化学沉积方式所形成。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该过渡金属上层薄膜为钛金属薄膜。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：该基底结构另包含一层过渡金属氧化薄膜，该过渡金属氧化薄膜形成在该基材上，而该二氧化钛纳米粒子薄膜是形成在该过渡金属氧化薄膜上。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：在步骤(a)中的该基底结构是借由下列步骤所形成的：在该基材上形成一层过渡金属下层薄膜；在该过渡金属下层薄膜上形成一层含有高分子及二氧化钛纳米粒子的二氧化钛纳米粒子浆料；以及高温煅烧在该基材上的该过渡金属下层薄膜与该二氧化钛纳米粒子浆料，以使该过渡金属下层薄膜与该二氧化钛纳米粒子浆料分别形成该过渡金属氧化薄膜与该多孔性二氧化钛纳米粒子薄膜。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：该过渡金属下层薄膜是借由离子溅镀、化学气相沉积、或电化学沉积方式所形成。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于：该过渡金属下层薄膜为钛金属薄膜。

16.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述二氧化钛纳米粒子具有一大于零而小于50nm的粒径。