[发明专利]具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池

权利要求书

1.一种具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，包括光阳极、电解质和对电极，其中光阳极主要由导电基底和纳米晶膜组成，其特征在于：所述纳米晶膜由至少一层单元薄膜组成，其中每层单元薄膜由三层以上具有不同折射率的纳米晶薄膜叠加而成，所述单元薄膜两边最外层的纳米晶薄膜的光线折射率低于该单元薄膜里层的各纳米晶薄膜的光线折射率，且里层各纳米晶薄膜的折射率沿光线投射方向逐渐增大或先逐渐增大再逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述单元薄膜由三层不同折射率的纳米晶薄膜叠加而成，其中中间层纳米晶薄膜的折射率大于该单元薄膜两边外层的纳米晶薄膜的光线折射率。

3.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述的光线投射方向是指太阳能电池吸收光线并转化为电能时，各光线射入太阳能电池的方向。

4.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述单元薄膜内的纳米晶薄膜的纳米晶选自半导体材料如锐钛矿型二氧化钛(n＝2.5)、金红石型二氧化钛(n＝2.7)、氧化锌(n＝2.0)、五氧化二铌(n＝2.3)、二氧化锡(n＝2.0)、三氧化钨(n＝1.7)、三氧化二铁(n＝3.0)、氧化锆(n＝2.0)或前述材料通过掺杂、改性或复合得到的半导体材料中的至少两种；所述掺杂的离子选自金属离子：铌离子、钽离子、铝离子、锆离子或非金属离子：氮离子、碳离子、氟离子、碘离子中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：单元薄膜中各层纳米晶薄膜的纳米晶的粒径在1nm～10μm的范围随各层纳米晶薄膜的光线折射率的变化相应地增大或减小或不变，或者随各层纳米晶薄膜的光线折射率的变化，在较大光线折射率的纳米晶薄膜内加入粒径在1nm～10μm范围内且大于该层纳米晶薄膜内纳米晶粒径的大颗粒散射物质。

6.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述单元薄膜内的每层纳米晶薄膜的厚度为1～20μm。

7.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述单元薄膜或单元薄膜内纳米晶薄膜采用丝网印刷法、刀刮法、旋涂法、等离子体喷涂法、磁控溅射法、化学气相沉积法或电沉积法进行逐层制备。

8.根据权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池，其特征在于：所述光阳极的纳米晶膜内吸附有染料，所述染料为染料敏化太阳能电池用无机量子点敏化材料、金属配合物染料或纯有机染料；所述光阳极的导电基底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、金属导电基底、碳材料导电基底或柔性导电衬底；所述电解质为染料敏化太阳能电池用液态电解质、准固态电解质或固态电解质；所述对电极的电极采用为碳对电极、铂对电极、金对电极、镍对电极或高分子聚合物对电极；所述对电极的导电基底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、金属导电基底、碳材料导电基底或柔性导电衬底。

9.权利要求1所述的具有陷光结构的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：先制备出纳米晶半导体浆料，其中各纳米晶半导体浆料中采用具有不同折射率的纳米晶材料；再将各纳米晶半导体浆料逐层制备于预处理后的导电基底上形成一层或多层单元薄膜，经处理后进行染料敏化并干燥；最后分别组装上染料敏化太阳能电池用电解质和对电极。

其中每层单元薄膜由三层以上纳米晶半导体浆料叠加而成，使制成后的单元薄膜两边最外层的光线折射率低于该单元薄膜里层的各层光线折射率，且里层各层的光线折射率沿光线投射方向逐渐增大或先逐渐增大再逐渐减小；

所述各纳米晶采用半导体材料如锐钛矿型二氧化钛(n＝2.5)、金红石型二氧化钛(n＝2.7)、氧化锌(n＝2.0)、五氧化二铌(n＝2.3)、二氧化锡(n＝2.0)、三氧化钨(n＝1.7)、三氧化二铁(n＝3.0)、氧化锆(n＝2.0)或前述材料通过掺杂、改性或复合得到的半导体材料中的一种或几种。