[发明专利]半导体纳米颗粒/纳米纤维复合电极

权利要求书

1.一种组合物，其包括：

(a)包含大量半导体纳米颗粒的纳米颗粒基质；以及

(b)分散在纳米颗粒基质中的大量半导体纳米纤维，所述大量纳米纤维具有至少200nm的平均直径和至少500nm的平均长度。

2.根据权利要求1的组合物，其还包括附着在至少一些纳米颗粒和纳米纤维上的光吸收材料。

3.根据权利要求1的组合物，其中所述纳米纤维具有至少1μm的平均长度。

4.根据权利要求1的组合物，其中所述半导体纳米颗粒是TiO₂纳米颗粒以及所述半导体纳米纤维是TiO₂纳米纤维。

5.根据权利要求4的组合物，其包括10~20重量百分比的TiO₂纳米纤维，基于所述TiO₂纳米纤维和TiO₂纳米颗粒的总重量。

6.根据权利要求4的组合物，其包括不高于10重量百分比的具有100nm或更小直径的TiO₂纳米纤维。

7.根据权利要求4的组合物，其中所述TiO₂纳米纤维的平均直径的范围为200~300nm。

8.一种染料敏化太阳能电池，其包括：

(a)包括复合电极材料的第一电极，所述复合电极材料包括：

(i)包含大量半导体纳米颗粒的纳米颗粒基质；

(ii)分散在所述纳米颗粒基质中的大量半导体纳米纤维，所述大量纳米纤维具有至少200nm的平均直径和至少500nm的平均长度；以及

(iii)附着在至少一些半导体纳米颗粒和半导体纳米纤维上的光吸收材料；

(b)第二电极；以及

(c)分开所述第一和第二电极的电解质层。

9.根据权利要求8的太阳能电池，所述半导体纳米颗粒是TiO₂纳米颗粒以及所述半导体纳米纤维是TiO₂纳米纤维。

10.根据权利要求9的太阳能电池，其中所述复合电极材料包括不高于10重量百分比的具有100nm或更小直径的TiO₂纳米纤维。

11.根据权利要求9的太阳能电池，其中所述TiO₂纳米纤维的平均直径的范围为200~300nm。

12.根据权利要求9的太阳能电池，其具有至少8%的转化效率。

13.根据权利要求9的太阳能电池，其中所述复合电极材料包括10~20重量百分比的TiO₂纳米纤维，基于所述TiO₂纳米纤维和TiO₂纳米颗粒的总重量。

14.根据权利要求8的太阳能电池，其中所述纳米纤维具有至少1μm的平均长度。

15.制备复合电极材料的方法，所述方法包括：

(a)在包含半导体纳米颗粒的糊料中分散大量半导体纳米纤维以提供复合糊料，所述半导体纳米纤维具有至少200nm的平均直径和至少500nm的平均长度；

(b)烧结所述复合糊料以提供复合膜；以及

(c)利用光吸收材料敏化所述复合膜。

16.根据权利要求15的方法，其中所述半导体纳米颗粒是TiO₂纳米颗粒以及所述半导体纳米纤维是TiO₂纳米纤维。

17.根据权利要求16的方法，其中所述TiO₂纳米纤维是通过静电纺丝形成的。

18.根据权利要求17的方法，其中所述复合电极材料包括不高于10重量百分比的具有100nm或更小直径的TiO₂纳米纤维。

19.根据权利要求17的方法，其中所述TiO₂纳米纤维的平均直径的范围为200~300nm。

20.根据权利要求17的方法，其中所述纳米纤维具有至少1μm的平均长度。