CN1643706A - 光电纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纤维形式的光电池，及制造该光电池的光电材料和方法。这些纤维可以用来形成柔软的纺织品或织物。

Description

光电纤维
交叉引用的相关申请
该申请要求享有申请日为2002年1月25日的美国专利申请号为No.10/057394申请的优先权，以及申请日为2002年1月25日的专利申请号为No.60/351691的美国临时申请；申请日为2002年2月1日专利申请号为No.60/353138的美国临时申请；申请日为2002年3月29日的专利申请号为No.60/368832的美国临时申请；申请日为2002年7月31日的专利申请号为No.60/400289的优先权，所有的上述申请都归该即刻申请的受让人所拥有。
技术领域
本发明一般说来涉及光电装置领域，更确切地说涉及光电纤维。
背景技术
由液态电解质过滤网和涂覆有染料并烧结的二氧化钛所构成的薄膜太阳能电池被瑞士联邦工程学院的Michael Grtzel博士和其合作者开发出来。这些光电装置属于通常涉及的染料敏化型太阳能电池(“DSSCs”)类。按照惯例，DSSCs的制造要求较高的温度(＞约400℃)烧结处理以实现微粒之间充分的相互连接并提高微粒和透明基板之间的附着力。尽管Grtzel的光电池生产需要相对昂贵的原材料，制造这些电池使用高温烧结工艺限定了电池的基板为刚性的透明材料，例如玻璃，从而限制了批量生产。另外，从商业，工业，农业和/或军事上的应用来说，刚性的基板排除了这些DSSCs可合并到柔性的覆层中的可能。
发明内容
在本发明的一个实施例中，通过提供在柔软纤维上或类似物上制造光电池而提出已有技术的不足。另外，本发明提供一种光电池及一种生产光电池的方法，这有利于通过连续的生产过程来制造光电材料如纤维。根据本发明，柔软的光电纤维可以制成柔软的布或纺织品。
根据本发明的一方面提供一种光电材料，该光电材料包括具有外表面的纤维，透光的电导体，光敏毫微基质材料和载电荷材料，其中光敏毫微基质材料和载电荷材料设置在纤维芯线的外表面和透光的电导体两者之间。在光电材料的一个实施例中，纤维芯线具有小于大约300℃的玻璃转变温度。在另一个实施例中，纤维芯线具有在约25℃至约150℃范围内的玻璃转变温度。在光电材料的各个实施例中，纤维芯线包括柔软的聚合材料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、亚麻、棉花、羊毛、丝绸、尼龙和它们的混合物。在各个实施例中，光敏毫微基质材料包括毫微微粒或异质结复合材料。光敏毫微基质材料可以包括一种类型的或多种类型的互联的金属氧化物微粒，还可以包括光敏剂。光敏剂可以是染料或有机分子，例如黄嘌呤、喹啉蓝、部花青、酞化青染料或吡咯。在一个实施例中，载电荷材料包括电解质或氧化还原***。
根据本发明在这方面的一个实施例，光电材料包括设置在外表面和透光电导体两者之间的催化介质。例如催化介质可以是铂。在另一实施例中，光敏毫微基质材料包括具有平均尺寸在大约2nm至大约100nm范围内的微粒，举个例子来说，在大约10nm到40nm的范围内。在光电材料的一个实施例中，纤维芯线是完全电绝缘。在另一个实施例中，纤维芯线是完全的电导体。光电材料可以包括内置的电导体，该内置的电导体设置在纤维芯线的外表面上。在一个实施例中，本发明提供一种产品，该产品包括光电材料。在另一个实施例中，柔软的织物是用光电材料制成。
在另一个方面，本发明提供一种光电池材料，该光电材料包括具有外表面的光纤芯线，大约小于300℃的玻璃转化温度和设置在纤维外表面上的光转换材料。在一个实施例中，光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。光转材料可以具有设置在纤维芯线的外表面上内置的电导体。
在另一个方面，本发明提供一种光电材料包括(1)具有外表面和直径小于约500μm的纤维芯线，及(2)设置在纤维芯线外表面上的光转换材料。在光电材料的一个实施例中，纤维芯线具有大约小于250μm的直径。在另一个实施例中，纤维芯线具有大约小于125μm的直径。纤维芯线可以具有约小于300℃的玻璃转化温度。在一个实施例中，光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。光转换材料还可以具有设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
在另一方面，本发明提供一种光电材料，该光电材料包括具有外表面的纤维芯线，设置在外表面上的光转换材料及包裹有光转换材料的电导体。在光电材料的一个实施例中，纤维芯线具有大约小于300℃的玻璃转化温度。在另一个实施例中，光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。光转换材料还可以包括设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
在另一个方面，本发明提供一种形成光电纤维的方法。该方法包括提供具有外表面的纤维芯线，将光敏毫微基质材料应用到纤维芯线的外表面上并使得光敏毫微基质材料裹敷在纤维芯线上，载电荷材料和保护层中的反相电极来形成光电纤维。设置的步骤可以包括将涂覆有光敏毫微基质材料的纤维芯线，载电荷材料和反相电极***到保护层中以形成光电纤维和/或将保护层裹敷在涂覆有光敏材料的纤维芯线，载电荷材料和反相电极上以形成光电纤维。
在另一方面，本发明提供一种光电纤维，该光电纤维包括具有外表面的纤维芯线，应用于纤维芯线外表面的光敏毫微基质材料和保护层。涂覆有光敏毫微基质材料的纤维芯线，载电荷材料和反相电极被设置在保护层中。在一个实施例中，纤维芯线是完全的电导体。换句话说，纤维芯线可以是完全的电绝缘体并包括设置在电绝缘的纤维芯线上的内置电导体。在一个实施例中，保护层包括柔性的聚合材料。光敏毫微基质材料可以包括毫微微粒，例如钛的氧化物、锆的氧化物、锌的氧化物、钨的氧化物、铌的氧化物、镧的氧化物、锡的氧化物、铽的氧化物、钽的氧化物及它们的混合物。在一个实施例中，反相电极是铂。载电荷材料可以是氧化还原的电解质。
本发明的另一方面及本发明所期望的将从下面的附图、详细的描述及权利要求中给出说明，所有的这些仅仅是通过示例来说明本发明的原理。
附图说明
本发明上文所描述的和其他目标、特征及所期望的将通过对下文中所描述的各个说明性实施例而有更完全的理解，当阅读时要结合附图。在附图中，尽管图不同但是类似的特征通常涉及同一部件。对附图的比例尺是没有必要的，对重点的替换也通常是来说明本发明的原理。
图1A-1D所示为根据本发明包括导电纤维芯线光电材料的各个说明性实施例的截面图；
图2A-2D所示为根据本发明包括导电纤维芯线和催化介质层的光电材料的各个说明性实施例的截面图；
图3A-3D所示为根据本发明包括绝缘纤维芯线光电材料的各个说明性实施例的截面图；
图4A-4D所示为根据本发明的包括绝缘纤维芯线和催化介质层的光电材料各个说明性实施例的截面图；
图5所示为根据本发明的包括导电的纤维芯线和埋入到电导体中的金属丝的光电材料的一个说明性实施例的截面图；
图6A和6B所示为根据本发明说明性实施例的包括光电池的柔软纤维的格式；
图6C所示为利用图6A和6B中所描述的方法来制成的示例性光电原料的截面图；
图7所示为根据本发明的说明性实施例，呈纤维状态的光电池的示例性实施例；
图8A-8C所示为根据本发明的各个说明性实施例，这些实施例来示范以电连接的纤维形成柔软的纺织物；
图9所示为根据本发明的说明性实施例由光电材料形成的示例性光电纤维；
图10所示为根据本发明双电池光电筛网的说明性实施例；
图11所示根据本发明说明性实施例，利用连续的生产工艺形成包括光电材料的柔软纤维的示意性方法；
图12所示依照本发明金属M氧化物微粒聚合链的说明性实施例示意性的化学结构；
图13所示为根据本发明的金属M氧化物微粒聚合链的另一个说明性实施例示意性的化学结构；
图14A所示为根据本发明说明性实施例，聚合链相互连接的微粒薄膜的示意性化学结构；
图14B所示为根据本发明说明性实施例将图14A中的相互连接的微粒薄膜连接到氧化物基板层上；
图15所示为聚合物(n-钛酸丁酯)的化学结构；
图16A所示为根据本发明的与聚合物(n-钛酸丁酯)相连接的二氧化钛微粒薄膜的化学结构；
图16B所示为根据本发明的说明性实施例，将图16A中的互相连接的二氧化钛微粒薄膜联接到氧化物基板层上；
图17所示为根据本发明的说明性实施例，通过Li+离子与复杂聚合物(4-乙烯基嘧啶)混合物的复杂反映来生成的凝胶的化学结构；
图18所示为根据本发明另一个说明性实施例锂离子与聚乙烯氧化段混合的化学结构；
图19A-19C所示为根据本发明说明性实施例的示例性复合感光剂的化学结构；
图20A-20B所示为根据本发明说明性实施例的复合感光剂的附加的示意性化学结构；
图21所示为二苯胺苯甲酸的吸收图；
图22所示为根据本发明的半导体底层覆层的涂覆层说明性实施例；
图23所示为根据本发明的示例性光电纤维的截面图。
具体实施方式
A.光电纤维
图1A-1D所示为光电纤维100a，100b，100c和100d(统示为“100”)的各个说明性实施例，其中每一个光电纤维都包括导电的纤维芯线102，主要光透过的电导体106和光转换材料110，该光转换材料设置在导电的纤维芯线102和主要光透过的电导体106两者之间。此处所使用的术语“主要光透过的电导体”涉及这样的电导体，该电导体适合透过实际波长范围内照射在电导体上的入射可见光的至少大约60％。
导电的纤维芯线102可以采用多种形式。在图1A中所示的实施例中，导电的纤维芯线102是完全实心的。图1B中所示的导电的纤维芯线102是完全中空的。根据图1C-1D的说明性实施例，光转换材料110包括光敏毫微基质材料112和载电荷材料115。载电荷材料115可以形成在光敏材料112上或将两者相复合。根据图1C，光敏毫微基质材料112与导电的纤维芯线102相邻接。根据图1D，载电荷材料115与导电的纤维芯线102相邻接。
图2A-2D所示为光电纤维200a，200b，200c和200d(统示为“200”)的各个说明性实施例，其中每一个光电纤维都包括导电的纤维芯线202，主要光透过的电导体206和光转换材料210，其中光转换材料设置在导电的纤维芯线202和主要光透过的电导体206两者之间。导电的纤维芯线202可以是完全实心的或者是完全中空的。根据图2A-2D的说明性实施例，光转换材料210包括光敏毫微基质材料212和载电荷材料215。载电荷材料215可以形成层，或附在光敏毫微基质材料212上或两者相复合。光电纤维200还包括催化介质221，其设置与载电荷材料215相邻接，以利于电荷的传输或来自主要光透过的电导体206和导电的纤维芯线202至载电荷材料215的电流的传输。
图2A中所示的光电纤维200a，其光转换材料210设置在催化介质221和导电的纤维芯线202两者之间。在该说明性实施例中，光敏毫微基质材料212与导电的纤维芯线202相邻接。在图2B中所描述的光电纤维200b中，催化介质221设置在导电的纤维芯线202和光转换材料210两者之间。在图2C中，光电纤维200c包括具有保护层224的光电纤维200a，该保护层设置在主要光透过的电导体206的至少一部分上。在图2D中，光电纤维200d包括具有保护层224的光电纤维200b，该保护层224设置在主要光透过的电导体206的至少一部分上。
尽管导电的纤维芯线102和202及图1和图2中所示的合成光电纤维100和200呈现为具有完全圆形的截面，但是它们的截面并不完全限定为圆形。其他对导电纤维芯线102和202及光电纤维100和200来说其合适的截面形状包括：如完全的正方形、矩形、椭圆形、三角形、梯形、多边形、弓形及甚至为不规则性状。另外导电的纤维芯线102和202可以是单股纤维或多股纤维(举个例子来说如两股纤维)。
根据本发明的说明性实施例，导电的纤维芯线102和202可以具有较宽范围的粗度。纤维的粗度是可以选择的，例如基于需要的强度，柔韧程度，电流的运输能力，电压承受能力，成本，制成纺织物的难易及外观，或另外的一些因素来选择。导电的纤维芯线102和202的粗度范围可以从纤维丝(大约100)到人的头发丝(大约125μm)再到绳子的粗度(大约1cm)。在另外的说明性实施例中，导电的纤维芯线102和202的粗度介于大约1μm和大约10μm之间。在另外类型的说明性实施例中，导电的纤维芯线102和202的粗度介于大约75μm和大约1000μm之间。
有很多材料适合用来制作导电的纤维芯线102和202。这些材料包括例如金属，金属氧化物，导电的聚合物及电镀后的聚合物。合适的金属材料包括铜、银、金、铂、镍、钯、铁、钛及它们的合金，但并非限定为这些。适合的金属氧化物包括氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡、氧化锡、氧化锌等，但是并非限定为这些。合适的导电聚合材料包括，聚苯胺和混合在五氟化砷中的聚乙炔，但并非限定为这些。电镀的聚合材料包括镀有富勒锡的聚合物和镀有碳黑的聚合物。
在各个说明性实施例中，光电纤维100和200以一种进一步描述的方法结合到柔软的纺织物中。导电的纤维芯线102和202的材料可以选择来生产彩色的或者无色的纤维。因此，可以通过从各种可用的颜色中来选择导电的纤维芯线102和202来制造彩色的柔软纺织物。导电的纤维芯线102和202也可以是透明的，半透明的或者不透明的。举个例子来说，导电的纤维芯线102和202可以是透明的且主要的光透过和/或传导光线至它们各自的光转换材料110和210上。
图3A-3D所示的光电纤维300a，300b，300c和300d(统示为“300”)的各个说明性实施例，其中每一个光电纤维都包括电绝缘的纤维芯线302，设置在电绝缘纤维芯线302外表面上的内置电导体304，主要光透过的电导体306和光转换材料310，光转换材料310设置在内置电导体304和主要光透过的电导体306两者之间。
电绝缘的纤维芯线302可以具有多种形式。在图3A中，电绝缘的纤维芯线302是完全实心的。图3B所示的电绝缘的纤维芯线302是完全中空的。根据图3C-3D所示，光转换材料310包括光敏材料312和载电荷材料315。载电荷材料315可以形成一层并附着在光敏毫微基质材料312上或两者复合在一起。参照图3C，光敏毫微基质材料312与内置电导体304相邻接。参照图3D，载电荷材料315与内置的电导体304相邻接。
图4A-4D所示为光电纤维400a，400b，400c和400d(统示为“400”)的各个实施例，其中每一个光电纤维都包括电绝缘的纤维芯线402，设置在电绝缘的纤维芯线402外表面上的内置电导体404，主要光透过的电导体406和光电转换材料410，该光电转换材料410设置在内置电导体404和主要光透过的电导体406两者之间。电绝缘的纤维芯线402可以是完全实心的或者是完全中空的。根据图4A-4D的说明性实施例，光转换材料410包括光敏毫微基质材料412和载电荷材料415。载电荷材料415可以形成一层，附着在光敏毫微基质材料412上或两者相复合。光电纤维400还可以包括与载电荷材料415相邻接的催化介质421，以利于电荷的传输或电流从主要光透过的电导体406和电绝缘的纤维芯线402流到载电荷材料415。
在图4A中所示的光电纤维400a，光转换材料410设置在催化介质421和内置电导体404两者之间。在这个说明性实施例中，光敏毫微基质材料412与内置的电导体404相邻接。图4b中所示的光电纤维400b，其中催化介质421设置在内置电导体404和光转换材料410两者之间。在图4C中，光电纤维400c包括具有保护层424的光电纤维400a，保护层424设置在主要光透过的电导体406的至少一部分上。在图4D中，光电纤维400d包括具有保护层424的光电纤维400b，其保护层424设置在主要光透过的电导体406的至少一部分上。
尽管电绝缘体的纤维芯线302和402及图3和图4中所描述的合成的光电纤维300和400显示为具有完全的圆形截面，但是它们的截面并非被限定为完全的圆形。其他对电绝缘的纤维芯线302和402及光电纤维300和400来说，合适的截面形状包括：例如它们是完全的正方形、矩形、椭圆形、三角形、梯形、多边形、弓形及甚至为不规则形状。另外，电绝缘的纤维芯线302和402可以是单股的纤维或者是多股的纤维(例如为双股纤维)。
根据本发明的说明性实施例，电绝缘的纤维芯线302和402可以具有较宽的粗度范围。纤维的粗度可以基于以下的因素来选择，例如根据所要求的强度、柔韧性、电流的承受能力、电压的承受能力、成本、加工成纺织物的难易程度及外观，或其中的另外一些因素来进行选择。电绝缘的纤维芯线302和402的粗度可以具有从微细丝(大约10)至人的头发丝(大约125μm)再至绳索(大约1cm)的范围。在另外的说明性实施例中，电绝缘的纤维芯线302和402的粗度大约在1μm和10μm之间。在另一类型的说明性实施例中，电绝缘的纤维芯线302和402的粗度大约介于75μm和1000μm之间。
有多种材料适合用来做电绝缘的纤维芯线302和402。这些材料包括，例如玻璃，传统的纺织物纤维，绝缘的聚合物及塑料。适合的传统纺织纤维包括：麻、棉花、羊毛、丝线、尼龙和它们的混合物，但并非限定为这些。适合的绝缘聚合物和塑料包括：芳族聚酸胺(例如使用来自DuPont公司的KEVLAR材料)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺、聚乙烯萘烷(PEN)、烃的聚合物、纤维素或者它们的混合物。
在各个说明性实施例中，光电纤维300和400被结合到柔软的纺织物中，下面将给出详细的描述。电绝缘的纤维芯线302和402的材料可以选择以便生成彩色的纤维或无色的纤维。因此，通过从各种适合的颜色中选择电绝缘纤维芯线302和402来获得彩色的柔软纤维。电绝缘的纤维芯线302和402还可以是透明的、半透明的或不透明的。举个例子来说，电绝缘的纤维芯线302和402可以是透明且主要的光透过和/或传导至它们各自相应的光转换材料310和410上。
内置的电导体304和404可以包含任何导电材料。在各个说明性实施例中，内置的电导体304和404是主要光透过的部分。对内置的电导体304和404来说，适合材料包括：例如铜、银、金、铂、镍、钯、铁及它们的合金，ITO及导电聚合材料如：聚苯胺和苯胺，但并非限定为这些。在各个说明性实施例中，内置电导体304和404的粗度介于大约0.5μm至5μm之间。更为可取的是，内置电导体304和404的粗度介于大约0.5μm至1μm之间。
在各个说明性实施例中，光电纤维100，200，300和400中包括导电的纤维芯线102和202或者电绝缘的纤维芯线302和402，这些纤维芯线具有介于大约10℃和大约300℃之间范围内的玻璃转化温度。例如一种适合的电绝缘的纤维芯线302和402的材料为PET其具有大约为45℃的玻璃转化温度。然而，我们还要承认并非所有的材料都适合光电纤维100，200，300和400并具有玻璃转化温度。对这些材料来说，主要的温度是：(1)在该温度下形成光电转换材料110，210，310和410的材料间的相互连接断开，和/或(2)在该温度下光转换材料110，210，310和410与(i)导电的纤维芯线102和202之间，(ii)与内置的电导体304和404之间，和/或(iii)与主要透过的电导体106，206，306和406之间的电连接会断开。
根据图1-4中所示的说明性实施例，主要光透过的电导体106，206，306和406包含透明材料，例如ITO，五氟氧化锡，氧化锡，氧化锌等。主要光透过的电导体106，206，306和406可以是彩色的或是无色的。更为可取的是，主要光透过的电导体106，206，306和406是清楚的且透明。此外，主要光透过的电导体106，206，306和406最好是形成在它们各自的光转换材料110，210，310和410上，这样所得到的光电纤维100，200，300和400是柔软的。在各个说明性实施例中，主要光透过的电导体106，206，306和406的厚度至少大约1μm。光要光透过的电导体106，206，306和406的厚度范围可以介于大约100nm和500nm之间。在另外的说明性实施例中，主要光透过的电导体106，206，306和406的厚度范围可以介于大约150nm和300nm之间。
在各个说明性实施例中，光转换材料110，210，310和410的厚度范围介于大约1μm至5μm之间。在另外的说明性实施例中，光转换材料110，210，310和410的厚度范围介于大约5μm至20μm之间。在各个说明性实施例中，光转换材料110和310包含异质结复合材料。适合的异质结复合材料包括富勒烯(如C60)、富勒烯的微粒或碳纳米管材料。异质结复合材料可以扩散到聚噻吩或其他一些孔型传输材料中。在各个说明性实施例中，异质结复合材料包含具有平均尺寸介于大约14nm和500nm之间的单独的富勒烯和富勒烯微粒。例如其他适合的异质结复合材料是由混合物包括缀合的聚合物，例如聚亚苯基1，2亚乙烯基，及与非聚合材料结合成的混合物合成，例如聚噻吩和聚喹啉。
在各个实施例中，光敏毫微基质材料112，212，312和412并不要求较长的次序。举个例子来说，光敏毫微基质材料112，212，312和412不必是结晶体，甚至不必是微粒或相位区域的排列不必规则的，重复的或周期性排列的。在各个说明性实施例中，毫微基质材料112，212，312和412的厚度可以在大约0.5μm至大约20μm之间。
在各个实施例中，光敏毫微基质材料112，212，312和412是通过光敏剂来实现光敏。光敏剂有利于将入射的可见光转换为电以产生所要的光电效应。光敏剂吸收入射光以便在光敏剂中产生激发电子。激发电子的能量从对光敏感介质的激发层传输到光敏毫微基质材料112，212，312和412的导电带。这些电子的传输导致了电荷的分离效应和所期望的光电效应。因此，毫微基质材料112，212，312和412的导电带中的电子能够来驱动外部的负载，该负载与光电纤维100，200，300和400电连接。
光敏剂可以被吸收(物理吸收或化学吸收的一种)在光敏毫微基质材料112，212，312和412上。光敏剂可以被吸收在对光敏感材料112，212，312和412的表面上，或者贯穿光敏毫微基质材料112，212，312和412中，或者两种情况都有。可以基于以下因素来选择光敏剂，例如其实际在光波长区域的吸收能力，其在光敏毫微基质材料112，212，312和412的导电带产生自由电子(空穴)的能力，及其与光敏毫微基质材料112，212，312和412相络合或吸收的效应。适合的光敏剂可以包括，例如具有功能团的染料象羧基和/或羟基组合物，这些组合物螯合成微粒。例如合适的染料包括，但并不限于此，卟啉、酞化青、部花青、喹啉蓝、squarate(方酸盐)、曙红、黄嘌呤及包含金属的物质，例如顺-双(异硫氰酸盐)双(2，2’-吡啶基-4，4’-二羧酸盐)-钌(II)(“N3染料”)；三(异硫氰酸盐)-钌(II)-2，2’；6’，2”-三嘧啶-4，4’，4”-三羧酸；顺-双(异硫氰酸盐)双(2，2’-双嘧啶基-4，4’-羧酸盐)-钌(II)双四丁胺；顺-双(异氰酸盐)(2，2’-双嘧啶-4，4’双羧酸基)钌(II)；三(2，2’-双嘧啶-4，4’-双羧酸盐)钌(II)二氯化物，所有的这些都来自solaronix公司。
更为可取的是，光敏毫微基质材料112，212，312和412包括一种或多种类型的互相连接的金属氧化物微粒。合适的微粒材料包括，但并不限于此，氧化物、硫化物、硒化物和钛的碲化物、锆、锌、镧、铌、锶、钽、锡、铽和钨，或它们一个或多个的混合物。适合的微粒材料有例如TiO2，SrTiO3，CaTiO3，ZrO2，WO3，La2O3，Nb2O5m，硫化钛，和钾铌酸盐。在另一个说明性实施例中，光敏毫微基质材料112，212，312和412包括具有平均尺寸大约介于2nm到100nm之间的微粒。在各个说明性实施例中，光敏毫微基质材料112，212，312和412包含具有平均尺寸大约介于10nm至40nm之间的微粒。更可取的是，该微粒是具有平均微粒尺寸大约为20nm的二氧化钛微粒。
光转换材料110，210，310和410的载电荷材料115，215，315和415部分可以是任何材料，只要该材料有利于将来自地电势或电流源的电子电荷传输到其相应的光敏毫微基质材料112，212，312和412上(和/或光敏毫微基质材料112，212，312和412的光敏剂上)。合适的通常类型的载电荷材料115，215，315和415可以包含基于液体溶剂的电解质、聚合电解质、电解质的聚合物、n型和p型固体电解质的导电聚合物和胶体电解质，但是并非限定这些。通常来说，载电荷材料115，215，315和415的厚度大约介于2μm至20μm之间。
在各种实施例中，载电荷材料115，215，315和415可以包括氧化还原***。合适的氧化还原***包括例如有机的或者无机的氧化还原***。更确切地说，例如氧化还原***可以铈(III)的硫酸盐/铈(IV)、溴化钠/钠、碘化锂/碘，Fe2+/Fe3+，Co2+/Co3+，和/或viologens。
载电荷材料115，215，315和415还可以包括电解质的聚合物。在各个说明性实施例中，电解质的聚合物包括聚合的(乙烯基咪唑的卤化物)和/或聚合的(乙烯基吡啶盐)。在另外的说明性实施例中，载电荷材料115，215，315和415包括固体电解质。固体电解质可以包括碘化锂、碘化吡啶、和/或取代的碘化咪唑盐。
根据各个说明性实施例，载电荷材料115，215，315和415可以包括聚合电解质的聚合物。该聚合电解质可以包括占聚合物重量比大约介于5％至100％(例如5-60％、5-40％或5-20％)的如离子导电聚合物；增塑剂的重量比占大约5％到90％，例如35-95％，60-95％或者80-95％；及大约0.05M到10M的氧化作用的电解质，例如大约0.05M到10M的有机物或无机物碘化物，举个例子来说例如为0.05-2M，0.05-1M或0.05-0.5M，及大约0.01M到1M的碘，例如0.05-5M，0.05-2M或0.05-1M。举例来说，离子导电聚合物包括聚乙烯基氧化物(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基甲丙烯酸盐(丙烯酸的)(PMMA)、聚醚和多酚。例如合适的增塑剂包括，碳酸乙酯，碳酸丙烯，碳酸盐的混合物，有机物磷酸盐，及二烃基邻苯二甲酸盐。
在各个说明性实施例中，催化介质221和421于其相应的载电荷材料215和415电连接。例如催化介质221和421可以包括钌、锇、钴、铑、铱、镍、钯或铂。更为可取的是，催化介质221和421还包括钛，或另外的一些合适的金属，以利于将催化介质着附在主要光透过的电导体206和406上，导电的纤维芯线202或内置的电导体404设置在电绝缘的纤维芯线402上。更为可取的是，钛设置成一个层的厚度大约为10区域。在各个实施例中，催化介质221和421包括厚度大约为介于13到35的铂层。在其他说明性实施例中，催化层介质221和421包括厚度大约为介于15到50的铂层。在另外的说明性实施例中，催化介质221和421包括厚度大约为介于50到800的铂层。更为可取的是，催化介质221和421为大约25厚的铂层。
在各个说明性实施例中，保护层224和424包括一些适合的透光材料。对保护层224和424来说适合的透光材料包括，但不限于此，丙烯酸酯聚脂薄膜，聚苯乙烯，聚合尿素塑料，聚氨酯，环氧树脂等。更为可取的是，保护层224和424具有大约大于1μm的厚度。
图5所示的光电材料500包括纤维502，埋在主要光透过的电导体506中的一个或多个导线504，光敏毫微基质材料512，载电荷材料515，及保护层524。例如导线504还可以部分地埋入到载电荷材料515中以利于光电材料500与外部的负载电连接，以增强主要光透过的电导体506，和/或维持光电材料500的柔软性。更可取的是，导线504为电导体特别是金属电导体。适合的导线504的材料包括铜、银、金、铂、镍、钯、铁和它们的合金，但并非限定为这些。在一个说明性实施例中，导线504的粗度大约介于0.5μm到100μm之间。在另一个说明性实施例中，导线504的粗度大约介于1μm到10μm之间。
图6A和6B所示为一种制成光电材料600的方法，该电材料600具有导电的纤维芯线602，主要光透过的电导体606，及光转换材料610，其中光转换材料610设置在导电的纤维芯线602和主要光透过的电导体606两者之间。根据该方法，导电纤维芯线602的外表面涂敷有二氧化钛微粒。举个例子来说，通过烧结微粒之间相互连接，更为可取的是，通过起反应的复合的连接介质来连接微粒如聚合的(n丁基钛酸盐)这将在下文中给出详细描述。相互连接的二氧化钛微粒与光敏剂如3×10-4M N3染料溶液接触1小时，来形成光敏毫微基质材料612。载电荷材料615包含胶质的电解液，接着该电解液涂敷在光敏毫微基质材料612上来形成光转换材料610。
参照图6B，透明聚合物的带子625其厚度从大约2.5μm到6μm，该带子涂敷有ITO层并依次镀铂，并使得带子625的镀铂面与载电荷材料615相接触以螺旋式的方式来缠绕光电材料600。在该说明性实施例中，透明复合材料的带子625是主要光透过的电导体606。在另一说明性实施例中，主要光透过的电导体606是使用上文参照图1-4所描述的材料制成。
图6C所示为完整光电材料630的一个说明性实施例的截面图，其中该光电材料具有设置在导电纤维芯线602和主要光透过的电导体606两者之间的光转换材料610。光电材料630还包括涂敷有载电荷材料615的催化介质635，及设置在主要光透过的电导体606上的透明的复合保护层640。
在图6A和6B中所描述的方法的另一个实施例，导电的纤维芯线602被电绝缘的纤维芯线代替，电绝缘的纤维芯线裹敷着一层铂来形成内置的电导体。接着形成光转换材料610及螺旋缠绕的带子625如上面所描述的来生成光电材料。
根据图7在另一个说明性实施例中，光电材料700是通过缠绕铂或镀铂的线705绕在芯线727上来形成的，该光电材料光转换材料设置在导电的纤维芯线或与内置的电导体依次设置在绝缘的纤维芯线上。透明聚合材料的带子750具有ITO涂层，并以带子750的镀铂面与线705接触的方式螺旋缠绕在芯线727上，带子是镀铂的。
图8A-8C所示为光电材料800的另一个说明性实施例，其结构与本发明是一致的。光电材料800包括金属纺织物的纤维801，该光电材料具有金属的导电部分802和纺织物部分803。纺织物部分803可以是导电的或是包裹有电导体的绝缘物。参照图8B，分散的二氧化钛微粒涂覆在金属纺织物纤维801的纺织物部分803的部分外表面上。微粒通过超微粒与复合的连接介质如聚合的(n丁基钛)反应来实现更好的相互连接，这些将在下文中进一步描述。相互连接的二氧化钛超微粒接着与光敏剂相接触，光敏剂如N3染料溶液浸泡1小时来生成。
参照图8C，载电荷材料815包括裹敷在纺织物部分803上的固体电解质。涂覆有ITO的PET的带子825依次镀铂并设置在光敏毫微基质材料812和载电荷材料815上。镀铂的ITO与载电荷材料815相接触。
如上面所述，光电纤维100，200，300和400可以用来形成光电纤维。所得到的光电纤维可以是柔软的，半刚性的或刚性的纤维。例如，光电纤维的硬度可以通过选择织物硬度的变化、所使用的光电材料绞合线的粗度、和/或所使用的光电材料的硬度。例如光电材料可以是具有或不具有其他材料编织的来形成光电纤维。另外，根据本发明的结构光电材料的绞合线可以熔焊在一起来形成纤维。
图9所示为光电纤维900的一个说明性实施例，该实施例包括根据本发明的光电纤维901。作为说明光电纤维900还包括非光电纤维903。在各个说明性实施例中，非光电纤维903可以被光电纤维代替。图9中还示出了形成在光电纤维900上的正极910和负极920，该正极和负极可以连接到外部的负载上以便形成电通路。正极910可以通过导电的纤维芯线或在绝缘纤维芯线上的电导体来形成，负极920可以通过主要光透过的电导体来形成。在图9中，光电纤维900的每一边构成从光电纤维901形成的正极910和负极920可选择的结构。在另一个说明性实施例中，光电纤维900的每一边仅仅从一个正极或一个负极构成，这两个都是从光电纤维，非光电纤维或两者的混合物中的一个上来形成的。
图10所示为通过光电材料的两个电池来形成光电纤维1000。根据说明性实施例，通过网格来形成每一个电池，在此一个网格来充当正极1010另一个网格来充当负极1020。每一个网格(或者电池)与不同的母线连接，这些依次与外部负载的相对终端连接。因此，一个面积大纤维状的光电池就制成了。
根据说明性实施例，网格的材料可以是任何适合的纤维材料。例如网格的材料可以包括导电的纤维芯线，裹敷有电导体的电绝缘的纤维芯线，或两者的联合。在一个实施例中，正极网格是由带有与ITO中的氧化还原电位大约相等的氧化还原电位的金属纤维构成的。在另一个实施例中，网格是由塑料纤维构成的，如通过其空沉积或无电镀沉积的金属化的尼龙等。
在一个说明性实施例中，光电纤维1000的正极1010网格是用蘸取过悬浮液或在悬浮液中开缝的二氧化钛乳酸裹敷网格来形成的。例如二氧化钛的微粒通过烧结或更好的是通过与复合的连接介质反映相互连接的，复合的连接介质如下面将要详细描述的聚合的(n丁基钛)。但是背景技术中要么烧结要么反向的连接，涂敷有钛的悬浮溶液之后，吹空气来从网格的两个纤维之间的空间中去除多余的钛。同样的这些或者其他一些同等功能的方法，也可以用来在整个光电纤维的制备步骤之后来去除这些空间中多余的钛。接着网格槽式涂敷或蘸取光敏剂溶液如N3染料，然后洗涤并烘干。载电荷材料包括应用在网格上来形成正极1010网格的固体电解质(举例来说热逆变聚合电解质)。在另一个说明性实施例中，光电纤维1000的负极1020网格由镀铂的网格形成，例如镀铂的导电纤维芯线网格或镀铂的塑料网格。
为了形成光电纤维1000，正极1010网格和负极1020网格之间电连接并相互对齐，使得每一个网格的绞合线与另一个网格的绞合线完全平行。并不要求完全对齐。事实上从获取光的点到稍微不重合的两个网格来说这是有利的。光电纤维1000可以涂敷有复合材料的溶液来充当保护层、透明层或柔软层。
光电纤维1000有利的一方面是相对来说易于构成，易于与正极1010和负极1020连接到外部电路上。例如，网格的每一边，一个边、多个边或所有的边当实施上文所描述的涂敷操作时可以被留下来而不涂敷。正极1010和负极1020的每一个都电连接到其自己的金属总线。该说明性实施例的一个优点是消除切断一根导线将破坏整个光电纤维的可能性。
图11所示为使用连续的生产工艺从光电材料来形成纤维的方法1100。根据图11，例如供料线轴1102来提供纤维1101。纤维1101可以是涂敷有电导体的电绝缘纤维芯线，导电的纤维芯线，或两者的结合。根据说明性实施例，通过将纤维通过一个底部有小孔且装有悬浮溶液的容器1104，来将纤维1101涂敷上二氧化钛微粒的悬浮溶液和聚合的(n丁基钛)(来充当反映的聚合连接介质)。从容器1104上离开，连接有涂敷微粒的纤维1105进入烤箱以去除多余的悬浮介质(如水或其他溶液)。连接有涂敷微粒的纤维1105进入染料槽1108以形成光敏相互连接微粒。敷有对光敏感微粒的纤维1109进入染料槽1110和/或冲洗池来去处多余的溶液。
接下来，敷有对光敏感微粒的纤维1109穿过溶液1111，该溶液包含电解质，较优的是固体状态的聚合电解质。该聚合溶液1111的溶剂可以是不反应的溶剂，或是反应溶剂如单体。如果聚合电解质的溶剂为单体溶剂，那最好选择那些感光的聚合材料，及那些得到聚合物的结构并不改变聚合电解质的导电属性。因此，在说明性实施例中溶剂包括单体，涂敷有光转换材料的纤维1112通过装有UV灯1114容器箱，该容器箱用来引入单体的光敏聚合物。所得到的光纤1115是涂敷有包括固体状态电解质的光转换材料，并容易缠绕在张紧线轴1116上。
涂敷有光转换材料的纤维1115接着通过或置于真空室1118中，在此沿着透明的敷有ITO导体的非常薄的薄层被沉积在纤维上。例如铂层的厚度大约介于15到50两者之间。ITO来充当主要光透过的电导体。整个的光电纤维1119可以接着通过聚合溶液1120来生成透明的，敷盖有保护层的纤维，比如通过挤压成形或其他背景技术中所知的装置来生成。这样的柔软光电材料1121绕在最终的线轴1122上，例如准备在编织或缠结操作中使用。
B.低温方式的微粒相互连接
如上文的论述，本发明提供一种纤维的制造方法，该纤维主要在低于400℃的温度下在纤维上或者在设置有导电体的纤维上形成有微粒层的纤维。在一个说明性实施例中，聚合的连接介质(此后称“聚合连接物”)能构使得光电纤维在相对较低的“烧结”温度(＜大约300℃)下来制造。尽管术语“烧结”通常是指高温(＞大约400℃)的工艺过程，此处所使用的术语“烧结”不是特定的温度，但是通常的微粒相互连接的工艺在任何温度。
图12和图13所示为根据本发明的示意性的聚合连接物的化学结构图。部分所示的连接聚合物是使用公式MxOy的微粒，例如其中的M可以是钛(Ti)、锆(Zr)、钨(W)、铌(Nb)、镧(La)、钽(Ta)或锡(Sn)，其中的x和y为大于零的正整数。根据图12的说明性实施例，聚合连接物1200包括构架结构1202，这与金属氧化的结构相似，及(OR)i反应组例如其中R可以是醋酸盐、烷基、烯烃、炔、芳香剂、酰基组，或是氢原子，及i是大于0的正整数。适合的烷基组包括乙基组、丙基组、丁基组和戊基组，但并非限定为这些。适合的烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯和戊烯，但并非限定为这些。合适的炔包括乙炔、丙炔、丁炔和戊炔，但并非限定为这些。合适的芳香剂包括苯基、苯甲基和苯酸，但并非限定为这些。合适的酰基组包括乙酰基和苯酰基，但并非限定为这些。另外，例如卤素包括氯、溴和碘可以来代替(OR)i的反应组合。
依据图13，聚合连接物1210具有树干形结构该结构包括两个-M-O-M-O-M-O-树形结构，并包括(OR)i反应组和(OR)i+1反应组，例如其中R可以是一个原子、分子或者上面所列的复合链，其中i是大于0的正整数。两个树型结构对氧化金属微粒来说具有相似的结构。总体来说在图13中所示的结构可以是-M(OR)i-O-M(OR)i-O)n-M(OR)i+1，其中i和n是大于0的正整数。
图14A所示的是用聚合连接物1404相互连接所得到的MxOy微粒1402的化学结构1400的图。在各个实施例中，聚合连接物1404具有图12和图13中分别所示的聚合连接物1200和1210的化学结构。根据说明性实施例，微粒1402通过聚合连接物1404在室温或者低于室温或在升高的大约低于300℃的温度来连接相互接触的微粒1402。更为可取的是，聚合连接物1404扩散在用于连接微粒1402的溶液中。合适的溶液包括各种酒精、氯乙醇碳(如氯仿形式的)、酮、环状及链状衍生物，及包含其他物质的分子溶液。具有烷氧基组微粒1402的羟基组的表面之间的反应，聚合连接物1404的聚合链通过高强度的共价键桥接(或连接)多个微粒1402，这样就得到了相互连接的微粒1402，这一点是我们所确信的。我们还确信这种聚合连接物1404的聚合物材料具有与微粒1402相类似的化学结构，甚至微粒1402和连接聚合物1404之间的粘合(或连接)点导致了高度相互连接的微粒薄膜，该微粒薄膜具有比那些没有烧结或者没有相互连接的微粒薄膜更好的复合的电的和化学的属性。例如电属性包括电子或空穴的导电属性该属性可以传输电子或者空穴从一个微粒到另一个微粒象π-共扼。例如机械属性包括所提高的柔软度。
还是根据图14A，在低浓度的聚合连接物1404，单一的聚合连接物1404聚合物可以连接多种微粒以形成交叉连接的微粒网。然而，通过增加的聚合连接物的1404聚合物的浓度，更多的聚合连接物1404可以贴敷在微粒1402的表面上来形成涂敷有聚合物的微粒1400。这种涂敷有聚合物的微粒1400形成薄片使得聚合物柔软。我们确信，由于聚合连接物的聚合物和微粒之间相似的电的和结构上的属性涂敷有聚合物的微粒的电学上的属性对主体区域没有什么影响。
图14B所示的相互连接的微粒薄膜1400的说明性实施例的化学结构1406形成在柔软的基板1408上，基板包括涂敷的氧化层1410，其氧化层为电导体。具体地说，聚合连接物习惯柔软主要光透过的基板1408的微粒薄膜1400的生产模式。此处所使用的术语“主要光透过的基板”，所说的基板透过入射到基板上的可见光在光波长范围内至少60％。例如柔软的基板1408包含聚乙烯对苯二甲酸(PETs)、聚酰亚胺、聚乙烯萘烷(PENs)、烃类的聚合物，纤维素和它们的组合及类似物。PET和PEN的基板可以被一个或多个电导体覆盖，例如所覆盖的氧化层1410包括氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡、氧化锡、氧化锌等。
根据一个首选的实施例所使用的说明性聚合连接物，本发明的相互连接的微粒1402的方法主要在低于400℃温度下并且大约最好低于300℃。通过普通的高温烧结的方法会产生其他破坏性的变形。在一个说明性实施中，示范的结构1406可以通过在大约低于300℃温度下在基板1408上使用聚合连接物1404来相互连接微粒1402来形成。在另一个实施例中，在大约低于100℃的温度下使用聚合连接物1404来实现微粒的连接。在另一个实施例中，分别在18-22℃的室温和大约760毫米汞柱的室压下使用聚合连接物来连接微粒1402。
在微粒沉积在基板上的实施例中，聚合连接物的反应组与基板、基板覆盖物和/或基板氧化层相连接。反应组可以连接至基板、基板覆盖物和/或基板氧化层，例如共价键、离子和/或氢粘合。我们确信，聚合连接物的反应组与基板的氧化层之间的反应可以通过聚合连接物得到基板与微粒的连接。
根据本发明的各个实施例，通过连接的微粒与合适的聚合连接物扩散在合适的溶液中，在室温或低于室温的温度下或在提高的大约低于300℃的温度下来相互连接金属氧化物的微粒。微粒和聚合连接物可以有多种方法连接。举个例子来说，微粒薄膜可以形成在基板上，接着该基板被浸入到聚合连接物的溶液中。微粒薄膜可以形成在基板上而将聚合连接物的溶液喷洒在薄膜上。聚合连接物和微粒可以一起扩散到溶液中并将该溶液沉积到薄膜上。为了使微粒扩散的技术例如有，微流化技术，研磨技术和球磨技术可以利用。进一步来说，聚合连接物的溶液可以沉积在基板上微粒薄膜沉积在聚合连接物上。
在聚合连接物和微粒一起扩散在溶液中的实施例中，所得到的聚合连接物-微粒的溶液可以通过一个步骤而在基板上形成相互连接的微粒薄膜。在本实施例的各个形式中，可以选择聚合连接物-微粒溶液的粘稠度来使用印刷技术来产生薄膜的沉积，举个例子来说，显示屏打印技术和凹板印刷技术。在采用聚合连接物溶液沉积在基板上且微粒薄膜沉积在聚合连接物上的实施例中，聚合连接物的浓度可以被调整以产生所需要的粘合剂厚度。另外，从事先微粒薄膜的沉积所存积下来的溶液来去除多余的溶剂。
本发明并没有限定微粒相互连接的材料模式为MxOy。合适的微粒材料包括硫化物、硒化物、碲化物和钛的氧化物、锆、镧、镍、锡、钽、铽和钨，及它们的组合物。例如TiO2、SrTiO3、CaTiO3、ZrO2、WO3、La2O3、Nb2O5、SnO2、硫化钛和钾铌酸盐都是适合的微粒材料。
聚合连接物可以包含多于一种类型的反应组。例如，一种在图12-14B所示的说明性实施例的一种类型的反应组OR。然而聚合连接物可以包含多种类型的反应组如OR、OR’、OR”等；其中R、R’和R”是氢、烷基、烯烃、炔、芬芳族或酰基组中的一个或者多个，其中的OR、OR’和OR”的一个或多个是卤化物。举个例子来说，聚合连接物可以包括模式为-[O-M(OR)i(OR’)j-]-，及-[O-M(OR)i(OR)j(OR”)k-]-的聚合物单元，其中i，j和k是大于0的正整数。
图15所示为具有代表性的聚合连接物的化学结构，聚合的(n型丁基钛酸盐)1500用作二氧化钛(TiO2)微粒。对(n型丁基钛酸盐)来说适合的溶剂包括各种乙醇、氯乙醇碳(如氯的形成物)、酮、环形和线形链或衍生物，及包括它们的分子溶剂。更为可取的是，溶剂为n-丁醇。聚合的(n-丁基钛酸盐)聚合连接物1500包括具有丁醇醚化反应组的一支-Ti-O-Ti-Oti-O-主链结构。
图16A所示为微粒薄膜1600的化学结构，该结构是通过聚合的(n丁基钛酸盐)聚合连接物分子1604相互连接的二氧化钛微粒1602的结构。我们确信，通过高稳定性的共价键链接得到相互连接的微粒1602，具有聚合连接物1604的丁醇醚组1606(或其他烷氧基组)的TiO2微粒1602的氢氧基组之间导致很多微粒1602的桥接(或连接)连接在一起。进一步地讲，我们确信，一旦聚合连接物1604是具有与TiO2相类似的化学结构的聚合物材料，一些桥接(链接)设置在微粒1602和聚合连接物1604之间，来形成充分相互连接的微粒薄膜1600，并且其电学的和机械的属性超过那些没有烧结或没有相互连接的微粒薄膜。
图16B所示为根据图16A形成在基板1610上形成的微粒薄膜1600的化学结构1608，并包括导电的氧化物层涂敷物1612，该微粒薄膜应用在基板1610上聚合连接物溶液并在聚合连接物1604上沉积微粒1602。在一个说明性实施例中使用二氧化钛微粒1602，聚合连接物溶液包括聚合的(n丁基钛酸盐)1604溶解在n丁醇中并应用于基板1610上。聚合连接物1604的连接可以被调整以完成对聚合连接溶液所期望的粘合剂厚度。二氧化钛的微粒薄膜1600接着被设置在覆盖有聚合连接物基板1610上。二氧化钛微粒的烃氢氧基组与反应的聚合的(n丁基钛酸盐)1604的丁醇醚组(或其他烷氧基组)来得到相互连接的微粒1602，就象在基板1610上的氧化层1612的连接微粒1602一样。
实施例1应用浸泡式涂敷的聚合连接物
在该说明性实施例中，DSSC以如下的方式形成。二氧化钛微粒层覆盖在涂敷有SnO2:F的玻璃载片上。聚合连接物溶液为1％(重量上)的聚合物(n丁基钛酸盐)溶于丁醇中的溶液。在该实施例中，溶液中聚合连接物的浓度在重量上最好小于5％。对相互连接的微粒来说，涂敷有微粒薄膜的载片浸泡在聚合连接物溶液中15分钟接着加热到150℃并保持30分钟。TiO2处理过后的聚合连接物薄膜接着浸入光敏具有3×10-4N3染料的溶液中1小时，通过将基于流体氧化还原电解质的三碘化物夹在敷有TiO2薄膜载片和敷有铂的SnO2:F玻璃载片之间，使用2密耳DuPont公司的热熔化粘合剂，将经TiO2处理的聚合连接物薄膜涂覆载片制成0.6cm2的光电池。所覆盖的铂的厚度大约具有60nm厚。电池所显示的对阳光在AM1.5的模拟阳光条件下(即，入射光具有1000W/m2强度)转化效率为3.33％。整个的光电池显示的平均转化效率(“ η”)为3.02％；平均开路电压(“Voc”)为0.66V；平均的短路电流(“Isc”)为8.71mA/cm2，及平均的占空因数为0.49(0.48至0.52)。
实施例2聚合连接物-微粒溶液的应用
在该实施例中，0.5mL的n-丁醇中所悬浮的二氧化钛(P25，其中的钛包含大约80％的锐钛矿和20％金红石晶体的TiO2微粒，来自Degussa-Huls公司)中加入到0.25克聚合物(n-丁基钛酸盐)的1mL的n-丁醇中。在该实施例中，在聚合连接物-微粒溶液中聚合连接物的浓度最好在重量上大约小于50％。悬浮液的粘度从牛奶状变化到牙膏状并没有出现微粒的析出情况。膏状物被沿展在涂敷有SnO2:F的玻璃载片上并使用具有60μm厚的加德纳刀载片来确定湿膜的厚度。涂敷物在室温下干燥形成薄膜。空气中干燥后的薄膜随后被处理到150℃并保持30分钟来去除溶剂，在酒精的3×10-4M N3的染料溶液中浸泡整个晚上使其敏化。敏化后的光电极被切成所需要的尺寸并夹在铂(60nm厚)涂敷在SnO2:F涂敷的玻璃载片和基于液体电解质的三碘化物之间。对6个电池在AM1.5的条件下，全部的光电池显示的平均η为2.9％(2.57％至3.38％)。平均的Voc为0.68V(0.66V至0.71V)；平均的Isc为8.55mA/cm2(7.45至10.4mA/cm2)；及平均的占空因数为0.49(0.48至0.52)。
实施例3不使用聚合连接物形成的DSSC电池
在该说明性实施例中，含水的二氧化钛悬浮溶液(P25)大约包括37.5％的用微强化流态剂制备的固体物质，并浸敷在氟化的SnO2的导电极上(15Ω/cm2)且该导电极本身是涂敷在玻璃载片上的。涂敷有二氧化钛的载片在空气中干燥大约15分钟接着加热到150℃并保持15分钟。载片从烤炉中取出并冷却到大约80℃，接着浸入到3×10-4M N3染料的酒精溶液中1小时。敏化的二氧化钛光电极从染料溶液中取出并用酒精冲洗，再在高于40℃下烘干载片。光敏光电极被切成小片(有效面积为0.7cm×0.5-1cm)并夹在镀铂的SnO2:F-透明导电玻璃载片之间。液体电解质包含1M LiI，0.05M的碘和在3-甲氧基丁腈中含1M的t-丁基嘧啶通过毛细作用应用在光电极和镀铂的导电电极之间。这种结构的光电池显示平均的光转换效应在AM1.5的条件下大约3.83％。在表1中A列中所列出为这些电池在AM1.5条件下的η和光电特性Isc，Voc，能量输出最大时的电压(“Vm”)，及在能量输出最大时的电流(“Im”)。
                           表1
                        A              B                  C                 D                 E
Figure A0380677000361
实施例4具有各种浓度的聚合连接溶液形成的DSSC电池
在该实施例中，P25的悬浮溶液大约包括使用微强化流态剂37.5％固体溶量并浸敷在氟化的SnO2导电电极(15Ω/cm2)覆盖的玻璃载片上。二氧化钛所涂敷的载片在空气中晾大约15分钟在加热到150℃保持15分钟。二氧化钛所覆盖的导电玻璃载片浸入到聚合连接物溶液中5分钟来产生相互连接(聚合连接)的微粒，其中聚合连接物溶液包括在丁醇中的聚合的(n-丁基钛酸盐)。使用的聚合连接物溶液为0.1重量％的聚合物(n-丁基钛酸盐)，0.4重量％的聚合物(n-丁基钛酸盐)，1重量％的聚合物(n-丁基钛酸盐)和2重量％聚合物(n-丁基钛酸盐)。5分钟以后，载片从聚合连接物溶液中取出并在空气中干燥大约15分钟，接着在炉中加热到150℃并保持15分钟来去除溶剂。载片从炉中取出并冷却到80℃，再浸泡到酒精中3×10-4M N3的染料溶液中大约1小时。敏化后的二氧化钛光电极从染料溶液中取出用酒精冲洗，并在温暖的40℃干燥。将敏化后的光电极切成小块(有效面积为0.7cm×(0.5-1)cm)并夹在铂覆盖的SnO2:F-透明导电玻璃载片之间。液体电解质包含1M LiI，0.05M的碘和在3-甲氧基丁腈中含1M的t-丁基嘧啶应用在光电极和镀铂的导电电极之间的通过毛细管作用。在AM1.5条件下的η和所构造的电池的光电特性Isc，Voc，和Im都列在表1中，对于0.1重量％溶液的列在B列中，对于0.4重量％溶液的列在C列中，对于1重量％溶液的列在D列中及对于2重量％溶液的列在E列中。
实施例5改性剂溶液
如在实施例4中描述的，在该说明性实施例中，通过旋涂处理制备被二氧化钛涂覆的透明导电的氧化物涂覆载玻片。以包括在正丁醇中的0.01M聚(钛酸正丁酯)具有聚合连接剂的溶液对被二氧化钛涂覆的导电载玻片进行5分钟的处理以相互连接毫微微粒。在从聚合连接剂溶液中移走玻片之后对玻片进行大约5分钟的晾干。随后在改性剂溶液中对玻片进行大约1分钟的浸渍。使用的改性剂溶液是1∶1的水/酒精混合物、在1∶1的水/酒精混合物中1M的叔丁基吡啶溶液、在1∶1的水/酒精混合物中0.05M HCl溶液。从湿度调节器以蒸汽对一个玻片进行15秒钟的处理。并对其进行晾干15分钟并在150℃的温度下热处理15分钟以移除溶剂。然后以3×10-4M的N3染料溶液对其进行1个小时的敏化。将敏化光电极夹在镀铂的SnO2:F涂覆载玻片之间，并使用包含1MLiI、0.05M碘以及在3-甲氧基丁腈中的1M叔丁基吡啶的液体电解质对其光电特性进行研究。酸看起来有助于增加这些光电池的光电导率和效率。在表2中列出了该实施例的电池的在AM1.5条件下的η和光电特性如下：没有将玻片浸渍进入改性剂溶液以及没有用聚合连接剂溶液进行处理(A列)；没有将玻片浸渍进入改性剂溶液、但使用聚合连接剂溶液进行处理(B列)；首先用聚合连接剂溶液对玻片进行处理，然后将其浸渍进入1∶1的水/酒精混合物中(C列)；首先用聚合连接剂溶液对玻片进行处理，然后将其浸渍进入1∶1的水/酒精混合物中的1M的叔丁基吡啶溶液(D列)；首先用聚合连接剂溶液对玻片进行处理，然后将其浸渍进入1∶1的水/酒精混合物中的0.05M HCl溶液(E列)；首先用聚合连接剂溶液对玻片进行处理，然后从湿度调节器以蒸汽对玻片进行处理(F列)。
                             表2
                    A             B            C            D               E                F
Figure A0380677000381
实施例6在相互连接后加热至150℃
如在实施例4中描述的，在该说明性实施例中，通过旋涂处理制备被二氧化钛涂覆的、透明导电的氧化物涂覆载玻片。将玻片浸渍进入在正丁醇中的0.01M聚(钛酸正丁酯)30秒钟，并对其进行15分钟的晾干。随后在烤箱中对玻片在150℃下进行10分钟的热处理。以N3染料溶液对热处理的二氧化钛层进行1个小时的敏化处理，以酒精进行清洗，并在玻片温热装置上以40℃加温10分钟。将敏化光电极切割成0.7厘米×0.7厘米活性区域光电池，并将其夹在镀铂导电电极之间。通过毛细管作用在光电极和镀铂导电电极之间涂覆包含1M LiI、0.05M碘以及在3-甲氧基丁腈中的1M叔丁基吡啶的液体电解质。该光电池显示出了3.88％(3.83、3.9和3.92)的平均η、0.73V(0.73、0.74和0.73V)的平均Voc；以及9.6mA/cm2(9.88、9.65和9.26)平均Isc，上面所有的特性都是在AM1.5条件下的。
实施例7在相互连接后加热至70℃
如在实施例4中描述的，在该实施例中，通过旋涂处理制备被二氧化钛涂覆的、透明导电的氧化物涂覆载玻片。将玻片浸渍进入在正丁醇中的0.01M聚(钛酸正丁酯)30秒钟，并对其进行15分钟的晾干。随后在烤箱中对玻片在70℃下进行10分钟的热处理。以N3染料溶液对热处理的二氧化钛层进行1个小时的敏化处理，以酒精进行清洗，并在玻片温热装置上以40℃加温10分钟。将敏化光电极切割成0.7厘米×0.7厘米活性区域光电池，并将其夹在镀铂导电电极之间。通过毛细管作用在光电极和镀铂导电电极之间涂覆包含1M LiI、0.05M碘以及在3-甲氧基丁腈中的1M叔丁基吡啶的液体电解质。该光电池显示出了3.62％(3.55、3.73和3.58)的平均η、0.75V(0.74、0.74和0.76V)的平均Voc；以及7.96mA/cm2(7.69、8.22和7.97)平均Isc，上面所有的特性都是在AM1.5条件下的。
实施例8在柔性、透明基板上的形成
在该说明性实施例中，以ITO对大约200μm厚和大约5英寸乘8英尺的方形PET基板进行涂覆，并将其加载于循环涂机上。对在正丁醇中的二氧化钛(P25具有25％的固体内容物)的18.0mL悬浮液和在10mL正丁醇中0.5g聚(钛酸正丁酯)进行直接混合，并将其涂覆于被ITO涂覆的PET片之上。在此处理之后，在50℃下对涂层加热大约1分钟。然后通过在酒精中的3×10-4M的N3染料溶液对相互连接的毫微微粒层的染色进行染料敏化。
C.用于DSSCs的凝胶电解质
依据进一步的说明性实施例，本发明提供了电解质组合物，该电解质组合物包括多价配位分子(也就是包含2个或多个能够配位的配位体的分子)和氧化还原电解质溶液，使用比如锂离子的金属离子凝胶化该电解质溶液。多价配位化合物通常是有机化合物，该有机化合物能够在多个位置配位金属离子。该电解质组合物可以是可逆的氧化还原物质，其自身可以是液体或是溶解在非氧化还原活性溶剂的固体成分，非氧化还原活性溶剂作为用于氧化还原部分的溶剂而且不会参与还原-氧化反应循环。该实例包括不含氧化还原活性离子的普通有机溶剂和熔盐。氧化还原物质的实施例包括：例如碘化物/三碘化物、Fe2+/Fe3+、Co2+/Co3+和4，4″-二吡啶鎓盐(viologen)等等。该氧化还原成分溶解在非水溶剂中，其包括全部的熔盐。碘化物基熔盐，例如甲基丙基咪唑碘鎓盐，甲基丁基咪唑碘鎓盐，甲基己基咪唑碘鎓盐等，其自身是氧化还原活性的，并且通过自身或使用象普通有机溶剂或熔盐的没有经历氧化-还原反应的非活性材料对其进行稀释，从而使用其作为氧化还原活性溶液。多齿(multi-dendate)无机配位体也可以是凝胶化合物的来源。
图17表示了使用金属离子胶凝的电解质的说明性实施例1700。示出的锂离子与聚(4-乙烯基吡啶)配位。在聚(4-乙烯基吡啶)分子能够在多个位置和锂离子配位的情况下，可使用锂离子和无机化合物胶凝合适的电解质溶液。依据本发明制备的电解质组合物可以包括少量的水、碘化物熔盐、有基聚合物和其他合适的加入了比如锂的金属离子的化合物凝胶体。凝胶电解质可以加入到个别的柔性光电池、传统的太阳能电池、光电光纤、相互连接的光电模块和其他合适的装置。在图17中示出的虚线表示在引入合适的金属离子之后当构成电解质溶液和有机化合物凝胶时出现在光电凝胶电解质中的连接类型。
能够在多个位置配位金属离子而适用于本发明的非穷举性有机化合物实例包括各种聚合物、星爆式/树枝式模块和包含例如聚氨酯、酯、乙烯/丙烯/氧化物/亚胺片断、吡啶、嘧啶、N-氧化物、咪唑、噁唑、***、二吡啶、喹啉、聚胺、聚酰胺、尿素塑料、β-二酮和β-烃基酮的多官能团的其他模块。
更普遍的，在各种实例中使用的多配位模块可以是拥有能够形成配合物的两个或多个配位体或配位基的聚合体模块或小有机模块。配位基是含有至少一个具有大电子密度的供体原子的官能团，例如氧、氮、硫或磷，其可与适当金属离子形成单齿或多齿配合物。配位基可以支链或者以骨架的一部分、或作为树枝式或星爆式模块存在于非聚合材料或聚合体材料中。单齿配位体的实施例包括：例如含氧乙烯、含氧烷基、吡啶和烷基-亚胺化合物等。双齿和多齿配位体的实施例包括：二吡啶、聚吡啶、聚氨酯基、羧酸基和氨基化合物。
依据本发明的各种实例，以室温或在低于300℃的提高的温度下制备具有包括锂离子的凝胶电解质1700的染料敏化光电池。该温度可以低于100℃，并且优选以室温和标准压强实施凝胶电解质溶液。在各种说明性实例中，可以调整电解质溶液的粘性以利用比如丝网印刷和照相凹版印刷技术的印刷技术实施凝胶电解质沉积。在较高的温度会打破锂例子和各种配位体的配位，从而会在以DSSC为基础的光电模块制备中允许容易地处理凝胶电解质化合物。可以使用其它的金属离子形成热逆变凝胶或不可逆变的凝胶。合适的金属离子的实施例包括：Li+、Cu2+、Ba2+、Zn2+、Ni2+、Ln3+(或其他镧系金属)、Co2+、Ca2+、Al3+、Mg2+和能够和配位体配位的任何其他金属离子。
图18描述了由锂离子，通过配位有机聚合物、聚环氧乙烷(PEO)形成的凝胶电解质1800。PEO聚合物部分是在锂离子周围示出的并互相交连在一起。在另一个实例中，和各种聚合物链配位的金属离子能被加入可逆的氧化还原电解质部分中以促进凝胶。从结合得到的凝胶电解质组合物使用于各种光电池实例，比如光电纤维、光电池和电相互连接的光电模块。
回过来参照图1-4，电荷载体材料115，215，315和415可以包括具有能够在多个位置合成金属离子的有机化合物的电解质组合物；比如锂的金属离子；以及电解质溶液。可以组合这些材料以制备使用于电荷载体材料115，215，315和415层的胶质电解质组合物。在一个实例中，电荷载体材料115，215，315和415包括氧化还原***。合适的氧化还原***可以包括有机和/或无机氧化还原***。这种***的实施例包括但不限于：硫酸铈(III)/铈(IV)、溴化钠/溴、碘化锂/碘、Fe2+/Fe3+、Co2+/Co3+和4，4′-二吡啶鎓盐(viologen)。
下面提供了在具有凝胶电解质组合物的DSSC的上下文中的本发明的实例。依据下述程序制备在下述实例中使用的光电极。将水性二氧化钛悬浮液(P25，使用具有全部固体内容物在范围30-37％中的悬浮液制备技术制备)旋转浇射于涂覆了SnO2:F的载玻片(15Ω/cm2)。氧化钛涂层的典型厚度是8μm左右。以室温对涂覆的玻片进行晾干，并以450℃的温度烧结30分钟。在将玻片冷却至80℃之后，将玻片浸渍入在酒精中的3×10-4M的N3染料溶液中一个小时。移出玻片并以乙醇进行冲洗，并在玻片温热装置之上以40℃进行大约10分钟的干燥。将玻片切削成大约0.7厘米×0.7厘米的正方形活性区域电池。使用玻璃棒将制备的凝胶涂覆于光电极之上，并将其夹在镀铂涂覆的、SnO2:F涂覆的导电载玻片之间。在AM1.5的太阳能模拟条件中(也就是具有强度为1000W/m2的光的辐射)测量电池性能。
实施例9在以标准离子液体为基础的电解质组合物中的碘化锂的作用
在该说明性实施例中，使用以标准的、离子、液体为基础的氧化还原电解质组合物，其包含混合物，该混合物包含99％(重量)的以咪唑碘鎓盐为基础的离子液体和1％的水(重量)，其结合有0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑。在各种试验中，具有至少0.10M的碘浓度的电解质溶液显示出了最佳的太阳能转换效率。在标准的组合物中，使用丁基甲基咪唑碘鎓盐(MeBuImI)作为离子液体。随着碘浓度的增大光电压减小，同时光电导效率和转换效率至少增大至0.25M碘浓度。增加碘化锂至标准的组合物中提高了光电特性Voc和Isc、和η。因此，除了作为凝胶剂的锂的作用，它可以用于提高全部的光电特性。表3总结了LiI的光电特性的作用。
                                    表3
标准  标准+1重量％LiI     标准+2重量％LiI  标准+3重量％LiI  标准+5重量％LiI
 η(％)     2.9％  3.57     3.75  3.70  3.93
 Voc(V)     0.59  0.61     0.6  0.6  0.61
 Isc(mA/cm2)     10.08  11.4     11.75  11.79  12.62
 Vm(V)     0.39  0.4     0.39  0.4  0.39
 Im(mA/cm2)     7.44  9.02     9.64  9.0  10.23
下面参考占空因数，并从太阳能转换效率对开路电压和短路电流乘积的比率计算该占空因数，也就是，FF＝η/[Voc*Isc]。
实施例10阳离子在光电特性的增强上的作用
为了确定光电特性的增强是否是由于锂或碘化物的存在引起的，使用了与包括锂、钾、铯和四丙基铵碘化物的各种碘化物进行对照实验。将碘化物浓度固定为标准的电解质组合物的376μmols/gram。使用的标准组合物是包含99％的MeBuImI和1％的水的混合物，其结合有了0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑。每克标准电解质组合物的376μmols的各种碘化盐溶解于电解质中。观测到LiI的完全溶解。其它的盐需要长时间溶解并且不会在整个实验过程中完全溶解。使用所制备的包含各种阳离子的电解质制备以DSSC为基础的光电池。表4示出了在光电特性上各种阳离子的作用。从表4的第二列可以明显看出：相比较于标准的配方，Li+离子示出了增强的光电特性，同时其它的阳离子没有显现出对增强光电特性的贡献。
                                       表4
标准     标准+LiI     标准+NPR4I     标准+KI     标准+CsI
η(％)     3.23     4.39     2.69     3.29     3.23
Voc(V)     0.58     0.65     0.55     0.58     0.6
Isc(mA/cm2)     10.96     12.03     9.8     9.91     10.14
Vm(V)     0.36     0.44     0.36     0.4     0.4
Im(mA/cm2)     8.96     9.86     7.49     8.25     8.32
实施例11离子液体类型的作用
在本发明的一个方面中，已经发现以MeBuImI为基础的电解质组合物实施起来稍微好于以MePrImI为基础的电解质。此外，如表5所示，试验结果表明，以1/1混合的MeBuImI和MePrImI显示出好于MeBuImI的性能。
                                  表5
  376μmols的LiI/每克的以MeBuImI为基础的标准电解质组合物     376μmols的LiI/每克的以MeBuImI/MePrImI为基础的标准电解质组合物
η(％)   3.64     3.99
Voc(V)   0.63     0.63
Isc(mA/cm2)   11.05     11.23
Vm(V)   0.42     0.42
Im(mA/cm2)   8.69     9.57
实施例12组合物A中引入锂的凝胶的使用代替二溴化合物
在该说明性实施例中，通过将0.09M的碘溶入包括重量为99.5％的1-甲基-3-丙基咪唑碘鎓盐和重量为0.5％的水的混合溶剂中制备组合物A。然后，将0.2克的聚(4-乙烯基吡啶)(“P4VP”)、含氮化合物溶入10克组合物A中，进一步将0.2克的1，6-二溴己烷、有机溴化物溶入得到的组合物A溶液中，从而获得电解质组合物，其是凝胶电解质的前体。
当使用5重量％的碘化锂(每克标准的电解质组合物含376μmols的锂盐)作为在包含(i)2重量％的P4VP和(ii)包含99.5％的MePrImI和0.5％的水的混合物的电解质组合物中的胶凝剂时迅速出现凝胶。当上下颠倒引入锂的凝胶的小瓶时凝胶不会流动。当使用产生了具有交联区域的分离相电解质的二溴混合物的方法停止于液体中时，其是流动的(甚至在以100℃进行30分钟凝胶处理之后)。具有和不具有LiI的组合物A的光电特性的比较示于下面的表6和7中。结果表明可以使用锂离子获得适于制备以DSSC为基础的光电池的功能性凝胶，同时也提高了光电特性。
                                  表6
  具有二溴己烷的组合物A   具有2重量％P4VP的组合物A 以MeBuImI为基础的电解质+2重量％P4VP+5重量％LiI
 η(％)   2.6   3.04 3.92
 Voc(V)   0.59   0.58 0.65
 Isc(mA/cm2)   9.73   10.0 11.45
 Vm(V)   0.38   0.38 0.42
 Im(mA/cm2)   6.82   8.04 9.27
                                  表7
(a)组合物A，其中MePrImI∶水为99.5∶0.5并具有2％的P4VP和0.09M的碘   (b)和(a)相同的组合物，但其具有5重量％的LiI
物理特性 略带红色的液体；流动性良好   不分散的凝胶；不会流动；通过使用玻璃棒施加压力会稀疏
效率 2.53％   3.63％
Voc 0.55V   0.62V
Isc 9.82mA/cm2   12.29mA/cm2
Vm 0.343V   0.378V
FF 0.47   0.47
实施例13在DSSCs的效率和光电压上阴离子锂盐的作用
实施试验以研究锂的抗衡离子的作用。锂具有明显的增强DSSCs的整体效率的作用。每克包含MePrImI、1％的水、0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑的电解质组合物使用376μmols的LiI、LiBr、LiCl以研究电池的光电特性。包含这些电解质的电池的光电特性示于表8中。
                                表8
    包含LiI的电解质组合物   包含LiBr的电解质组合物   包含LiCl的电解质组合物
效率     3.26％   3.64％   3.71％
Voc     0.59V   0.62V   0.65V
Isc     10.98mA/cm2   11.96mA/cm2   11.55mA/cm2
Vm     0.385V   0.4V   0.40V
FF     0.5   0.49   0.49
实施例14钝化和增强的效率以及DSSCs的光电压
在光电池领域中，术语钝化涉及在太阳能电池的电解质内部还原电子转换成核素的处理。典型的，钝化包括通过在甲氧基丙腈的叔丁基吡啶的溶液中或在其他合适的化合物中沉浸处理毫微微粒层。在通过以染料处理光电池的比如二氧化钛海绵体的毫微基质层之后，可以存在染料已经不能吸附的在毫微矩阵层中的区域。通常在DSSC上实施钝化处理防止可逆的电子转换反应产生由还原剂存在于未染色的区域异致的终结。当在DSSCs中使用包含各种锂盐和/或其它碱金属盐的阳离子液体混合物时，典型的钝化作用不是必须的。使用不具有钝化处理的锂的氯化盐获得大于0.65V的光电压。
在该说明性实施例中，通过将DSSC沉浸入在甲氧基丙腈中的10重量％叔丁基吡啶的溶液15分钟对它进行钝化。在钝化之后，在玻片温热装置之上保持40℃的温度对DSSC进行大约10分钟的干燥。在研究过程中，使用每克标准电解质混合物376μmols的LiI、LiBr、LiCl使包含MePrImI、1％的水、0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑的电解质组合物凝胶化。在电解质中增加以叔丁基吡啶为基础的钝化介质增强了DSSC的光电压，但由于减小了光导电率而减小了DSSC的效率。表9总结了包含各种锂卤化物的电解质的光电特性上的钝化作用。
                                  表9
    使用LiI凝胶的电解质     使用LiBr凝胶的电解质     使用LiCl凝胶的电解质
效率     3.5％     3.65％     3.85％
Voc     0.61V     0.63V     0.65V
Isc     10.96mA/cm2     11.94mA/cm2     11.75mA/cm2
Vm     0.395V     0.4V     0.405V
FF     0.52     0.49     0.5
实施例15锂在包含聚乙烯基吡啶的电解质组合物的凝胶中的作用以及其它碱金属离子对成胶性的作用
锂阳离子在包含例如P4VP的如2重量％的较小量的离子液体组合物的凝胶中显现得具有独特的作用。使用比如钠、钾、铯的其它碱金属离子以实现凝胶试验。将比如碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化铯的碱金属盐添加剂包含丙基甲基咪唑碘鎓盐(MePrImI)、1％的水、0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑的电解质组合物的部分。只有含碘化锂的组合物在所使用的实验环境下凝胶。在使用的试验环境下，包含钠、钾、铯的剩余三种组合物不凝胶。比如钙、镁、锌的二价金属离子以及比如铝或其它过渡金属离子的过渡金属是其它可能凝胶的盐。
实施例16碘和锂的浓度对离子液体电解质凝胶的作用
在该说明性实施例中，通过添加锂盐至包含MeByImI、碘和2重量％P4VP的电解质组合物制备凝胶。使用高温烧结、N3敏化的氧化钛光电极和镀铂的SnO2:F涂覆的导电载玻片测试凝胶的光电特性。LiI和LiCl都可使包含少量(2％就是足够的)的象P4VP的配位聚合物的以离子液体为基础的组合物凝胶。在缺乏甲基苯并咪唑的组合物中，锂不影响光电压。对应于混合物的5重量％，包括每克离子液体376μmols的锂盐以及99重量％的丁基甲基咪唑碘鎓盐、1％的水、0.25M的碘和0.3M的甲基苯并咪唑的混合物。因此，1重量％对应于376/5≈75μmol锂盐每克离子液体组合物。在表10中总结了光电特性。
                                        表10
 5％LiI  2.5％LiI  5％LiCl  2.5％LiCl
 0.05M碘  η＝1.6％Voc＝0.6VIsc＝4.89mAFF＝0.54Vm＝0.445V  η＝1.23％Voc＝0.59VIsc＝4.21mAFF＝0.495Vm＝0.415V  η＝0.64％Voc＝0.59VIsc＝2.95mAFF＝0.36Vm＝0.4V  η＝1.19％Voc＝0.58VIsc＝3.87mAFF＝0.53Vm＝0.426V
 0.1M碘  η＝1.22％Voc＝0.48VIsc＝6.46mAFF＝0.39Vm＝0.349V  η＝1.29％Voc＝0.56VIsc＝5.12mAFF＝0.45Vm＝0.386V  η＝2.83％Voc＝0.57VIsc＝9.04mAFF＝0.55Vm＝0.422V  η＝2.06％Voc＝0.58VIsc＝7.14mAFF＝0.5Vm＝0.42V
 0.25M碘  η＝2.58％Voc＝0.55VIsc＝11.49mAFF＝0.41Vm＝0.338V  η＝3.06％Voc＝0.55VIsc＝10.78mAFF＝0.52Vm＝0.36V  η＝3.4％Voc＝0.56VIsc＝11.32mAFF＝0.54Vm＝0.369V  η＝2.6％Voc＝0.56VIsc＝10.18mAFF＝0.46Vm＝0.364V
实施例17聚合物浓度对成胶性的作用以及氧化还原电解质凝胶的光电特性
在该说明性实施例中，改变聚合物浓度以研究其在凝胶粘性和光电特性上的作用。用于研究而使用的电解质组合物是包含99％的MeBuImI、1％的水、0.2 5M的碘、0.6M的LiI和0.3M的甲基苯并咪唑的混合物。从1％到5％改变聚合体P4VP的浓度。当向下倾斜包含凝胶的小瓶时具有1％的P4VP的电解质组合物流动得较慢。具有2％、3％、5％的凝胶则不会流动。相比较于2％的P4VP制品，具有5％的P4VP的凝胶显现出更多的固态。表11总结了包含被研究的各种P4VP含量的凝胶的光电特性。
结果表明：随着通过增加P4VP的含量获得的粘性的增加，光电特性不发生改变。因此，可以调整凝胶的粘性而不会引起光电特性的退化。甲基苯并咪唑对获得高的η是必须的。增加碘的浓度至0.25M也会增加效率。超过0.25M，会强烈地减小光电压，减小了整体效率。没有发现象铯、钠、钾或四烷基铵的其它金属离子或阳离子会对增强效率有贡献，并且不会引起电解质溶液的凝胶。此外，通过增强光电压而不引起减小包含甲基苯丙咪唑的组合物的光导电性，发现氯化物阴离子随同铝会增强效率。
                                表11
 光电特性     1％P4VP     2％P4VP     3％P4VP   5％P4VP
 η(％)     3.23     3.48     3.09   3.19
 Isc(mA/cm2)     10.74     10.42     12.03   10.9
 Voc(V)     0.59     0.59     0.6   0.61
 Vm(V)     0.39     0.4     0.38   0.40
 Im(mA/cm2)     8.27     8.69     8.07   8.03
 FF     0.51     0.57     0.43   0.48
D.共-敏化剂
依据说明性实施例，上面描述的光敏剂包括第一敏化染料和第二电子供体物质、即“共-敏化剂”。可将第一敏化染料和共-敏化剂添加在一起或将其分离以形成在图1-4中示出的敏化的相互连接的毫微微粒材料112，212，312和412，如关于图1-4在上面提到的，敏化染料促进入射可见光转化成电流以产生期望的光电效应。在一个说明性实施例中，共-敏化剂赠与电子至受体以形成稳定的阳离子原子团，其提高了从敏化染料至半导体氧化物毫微微粒材料电荷转移的效率，并减小了至敏化染料或共-敏化剂的反向电子转移。共-敏化剂优选包括(1)在氮原子上的自由电子对和芳环的杂化轨道的连接，该氮原子键合到芳环上，并进行电子转移，通过这些杂化轨道得到阳离子原子团的共振稳定性；以及(2)比如羧基或磷酸盐的配位基，其功能是将共-敏化剂锚定至半导体氧化物。合适的共-敏化剂的例子包括但不限于芳族胺(例如比如三苯胺和它的衍生物)、咔唑和其它稠环类似物。
再次回头参考图1-4，共-敏化剂电耦合至敏化相互连接的毫微微粒材料112，212，312及412的导电带。合适的配位基包括但不限于羧酸基、磷酸基或比如是肟或α酮烯醇化物的螯合基。
在下面的表12-18中存在的结果表明：当共-敏化剂与敏化染料一起在高温烧结或低温相互连接的二氧化钛的表面上共同吸附时，光电池效率增加。在表12到18中，利用AM1.5太阳能模拟条件(也就是具有强度为1000W/m2的光的辐射)得到特性。可以使用的液体电解质包括1M LiI、1M的叔丁基吡啶、在3-甲氧基丙腈中的0.5M I2。在表中示出的数据表示用于低温相互连接(表15、17和18)和高温烧结氧化钛毫微微粒(表12、13、14和16)的一个或多个操作电池参数的增强。列出的太阳能电池特性包括η、Voc、Isc、FF、Vm和Im。敏化剂与共-敏化剂的比率基于在敏化溶液中敏化剂的浓度。
具体的，如果共-敏化剂的浓度低于染料浓度的大约50mol％，发现芳族胺增强了染料敏化的二氧化钛太阳能电池的电池性能。在图19和20中示出了优选芳族胺的通常分子结构的实施例。优选地，共-敏化剂的浓度在大约1mol％到大约20mol％的范围中，并且更优选地，在大约1mol％到大约5mol％的范围中。
图19A描述了可以作为共-敏化剂的化学结构1900。通过它的配位基或螯合基A，分子1900吸附至毫微微粒层的表面。A可以是如上面所述的羧酸基或它的衍生物、磷酸基、肟或α酮烯醇化合物。图19B描述了结构1900的说明性实例1910，也就是DPABA(二苯胺苯甲酸)，其中A＝COOH。图19C描述了称为DEAPA(N′，N-二苯胺苯丙酸)的另一种具体胺1320，其中A为羧基衍生物。
图20A示出了可以作为共-敏化剂或敏化染料的化学结构1930。该分子不吸收超过500nm的辐射，并且通过它的配位基或螯合基A吸附至毫微微粒层的表面。A可以是羧酸基或它的衍生物、磷酸基、肟或α酮烯醇化物。每个R1和R2可以是苯基、烷基、取代的苯基，或苄基。优选地，烷基可以包含1到10个碳。图20B描述了结构1930的说明性实例1940，也就是DPACA(2，6双(4-苯甲酸)-4-(4-N，N-二苯胺)苯基吡啶羧酸)，其中R1和R2是苯基，A是COOH。
如下可对DPACA 1940进行合成。将1.49克(9.08mmol)的4-乙酰基苯甲酸、1.69克(6.18mmol)的4-N，N-二苯基苯甲醛和5.8克(75.2mmol)的醋酸铵添加至配备冷凝器和搅拌桨的100ml圆底瓶中的60ml的醋酸中。在氮气中以搅拌对溶液进行5个小时的加热回流。将反应冷却至室温并浇进150ml的水中，以150ml的二氯甲烷对其进行萃取。分离二氯甲烷并以旋转蒸发器对其进行蒸发，得到了黄色的油。然后在硅凝胶柱上以4％的甲醇/二氯甲烷洗提以给出橙色固体的产物。以甲醇对固体清洗并进行真空干燥以给出0.920克的DPACA。熔点是199°-200°，λMAX是421nm，并且摩尔消光系数E是39,200Lmole-1cm-1。通过NMR光谱学确认该结构。列出的太阳能电池特性包括η，Voc，Isc，FF，Vm和Im。感光剂比联合感光剂的比值是以敏化剂中的光敏化药剂为基准的。
表12给出了用于高温烧结二氧化钛的结果；通过在1mM N3染料的溶液中和DPABA的三种浓度的通宵浸透进行敏化。表12也示出了用于优选20/1(染料/共-敏化剂)比率的最大的平均η。
                         表12
Figure A0380677000531
表13示出了使用切断过滤器(第三和第四条目(entries))同时照射电池以测试它的I-V特性的结果。表13也表明：当存在DPABA时仍然会增强电池的效率，同时表明：当不存在过滤器时，由于DPABA对UV光的吸收以及随后的电荷注入，它的作用不会简单。依据本发明的说明性实例，图15给出了用于切断过滤器的吸光率～波长的图1400以描述光电池的特征。图21描述了DPABA的吸光率对波长的函数曲线图，DPABA在400nm以下吸收光线。由于切断过滤器的吸收是大的，几乎没有光到达DPABA的吸附带。
                                              表13
  条件   I-V特性
  电池面积cm2   VocV     ImmA/cm2   VmV     IscmA/cm2   FF   η％ σ
  1mMN3于EtOH中通宵，对照   0.49   0.70     8.62   0.46     11.02   0.51   3.97
  0.49   0.70     8.13   0.45     10.20   0.51   3.66
  0.49   0.73     7.93   0.51     9.69   0.57   4.04
  平均   0.49   0.71     8.23   0.47     10.30   0.53   3.89 0.20
  1mM N3，0.05mMDPABA于EtOH中，20/1通宵   0.49   0.71     9.05   0.46     11.53   0.51   4.16
  0.49   0.71     9.24   0.46     11.56   0.52   4.25
  0.49   0.71     9.39   0.46     11.50   0.53   4.32
  平均   0.49   0.71     9.23   0.46     11.53   0.52   4.24 0.08
  1mMN3于EtOH中通宵，对照   0.49   0.69     6.35   0.47     7.83   0.55   4.26 使用455nm的切断过滤器，70mW/cm2
  0.49   0.69     6.05   0.46     7.44   0.54   3.98
  0.49   0.72     5.74   0.52     6.94   0.60   4.27
  平均   0.49   0.70     6.05   0.48     7.40   0.56   4.17 0.17
  1mM N3，0.05mMDPABA于EtOH中，20/1通宵   0.49   0.70     6.73   0.47     8.21   0.55   4.52 使用455nm的切断过滤器，70mW/cm2
  0.49   0.70     6.74   0.47     8.19   0.55   4.53
  0.49   0.70     6.74   0.49     8.25   0.57   4.72
  平均   0.49   0.70     6.74   0.48     8.22   0.56   4.59 0.11
表14表明：在所述条件下，三苯胺自身(也就是没有比如羧基的二氧化钛配位基)的增加不会明显增强效率。
                                              表14
   条件   I-V特性
  电池面积cm2   VocV     ImmA/cm2   VmV     IscmA/cm2   FF   η％ σ
   0.5mMN3于EtOH中，通宵   0.49   0.70     7.96   0.45     9.82   0.52   3.58
  0.49   0.71     8.09   0.48     9.58   0.57   3.88
  0.49   0.70     7.47   0.48     8.83   0.58   3.59
   平均   0.49   0.70     7.84   0.47     9.41   0.56   3.68   0.17
   0.5mMN3，0025mMTPA于EtOH中通宵，20/1   0.49   0.69     7.44   0.45     9.21   0.53   3.35
  0.49   0.69     7.61   0.47     9.75   0.53   3.58
  0.49   0.69     6.98   0.45     8.56   0.53   3.14
   平均   0.49   0.69     7.34   0.46     9.17   0.53   3.36   0.22
   0.5mMN32.0mMTPA于EtOH中通宵，1/4   0.49   0.68     4.62   0.44     5.66   0.53   2.03
  0.49   0.66     4.18   0.45     5.38   0.53   1.88
  0.49   0.66     4.51   0.45     5.82   0.53   2.03
   平均   0.49   0.67     4.44   0.45     5.62   0.53   1.98   0.09
表15表明使用低温烧结相互连接二氧化钛存在的效率和20/1(染料/共-敏化剂)比率是优选的。
                        表15
Figure A0380677000551
表16给出了用于以高浓度N3染料敏化的高温烧结二氧化钛，同时对共-敏化剂保持20/1比率的结果。条目1和2表明：由于共同催化剂增加了电池性能。条目3示出了DPABA仅作为感光剂的作用，其表明当以全部太阳能谱照射(其包括低强度UV辐射)时，该材料自身作为感光剂。
                                                        表16
总体条件   I-V特性
条件   电池面积cm2   VocV   ImmA/cm2   VmV    IscmA/cm2 FF   η％ σ
吸附温度RT℃ 8mMN3/疏质子极性溶剂，1小时，对照   0.49   0.68   8.51   0.44    10.07   0.55   3.74
  0.49   0.67   8.28   0.44    9.75   0.56   3.64
染料的溶剂疏质子极性溶剂 0.49 0.68 9.16 0.42 10.80 0.52 3.85
平均   0.49   0.68   8.65   0.43    10.21   0.54   3.74   0.10
8mMN3，0.4mMDPABA于疏质子极性溶剂中，20/1，1小时   0.49   0.68   9.52   0.44    11.18   0.55   4.19
0.49 0.68 9.96 0.44 11.59 0.56 4.38
  0.49   0.65   9.81   0.42    12.13   0.52   4.12
平均   0.49   0.67   9.76   0.43    11.63   0.54   4.23   0.14
5mM DPABA于疏质子极性溶剂中，通宵   0.49   0.55   1.02   0.42    1.22   0.64   0.43
  0.49   0.55   0.94   0.41    1.13   0.62   0.39
0.49 0.58 0.89 0.44 1.07 0.63 0.39
平均   0.49   0.56   0.95   0.42    1.14   0.63   0.40   0.02
表17示出了用于低温相互连接的二氧化钛的结果。条目5示出了DPACA仅作为感光剂的影响，其表明当以全部太阳能谱照射(其包括低强度UV辐射)时，该材料自身作为感光剂。
                         表17
Figure A0380677000571
表18示出了用于低温相互连接的二氧化钛的结果。条目6示出了仅DEAPA作为感光剂的影响，其表明当以全部太阳能谱照射(其包括低强度UV辐射)时，该材料自身作为感光剂。
                        表18
Figure A0380677000581
E.半导体氧化物的配方
在进一步的说明性实例中，本发明提供用于DSSCs的半导体氧化物的配方如上面所述，该DSSCs由低温半导体氧化物毫微微粒相互连接形成。可以以室温用半导体氧化物的配方涂覆，其以大约50℃和150℃之间的温度进行干燥，得到机械稳定的半导体毫微微粒薄膜，其与透明导电氧化物(TCO)涂覆的塑料基板的粘合良好。在一个实例中，由一种分散液形成光敏相互连接的毫微微粒材料112，212，312和412的毫微微粒半导体，该分散液为可商购的TiO2毫微微粒的水、一种聚合物粘合剂以及具有或不具有乙酸的分散液。使用的聚合物粘合剂包括但不限于聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(PEO)、羟乙基纤维素(HOEC)、羟丙基纤维素、聚乙烯醇(PVA)和其它水可溶的聚合物。半导体氧化物微粒如TiO2对聚合物的比率，以重量计算，可以在大约100∶0.1至100∶20之间，并且优选的在大约100∶1至100∶10之间。在配方中乙酸的存在有助于提高涂层对TCO涂覆基板的粘合。然而，乙酸对本发明的该方面不是必须的，并且不使用乙酸的半导体氧化物分散液也令人满意。在另一个实例中，TiO2毫微微粒与聚合物粘合剂例如PVP、布特伐尔、乙基纤维素等一起分散于有机溶剂如异丙醇中。
在另一个说明性实例中，通过使用交联介质以相互连接半导体毫微微粒可以进一步提高半导体氧化物涂层的机械完整性和基于该涂层的染料敏化电池的光电性能。上面描述的聚合连接剂可以用于该用途。可将这些交联剂直接施加进二氧化钛涂层配方中，或将其施加入后来的步骤以干燥氧化钛涂层，作为比如乙醇、异丙醇戊丁醇的有机溶剂中的溶液。例如，随后将薄膜加热至范围在大约70℃至大约140℃的温度会导致TiO2毫微微粒之间的TiO2桥的形成。优选地，基于氧化钛，在该例子中的聚合连接剂的浓度的范围在大约0.01到大约20重量％。
F.半导体底漆层涂层
在另一个说明性实例中，本发明提供半导体氧化物材料和在基板材料上涂覆半导体氧化物毫微微粒层以形成DSSCs的方法。图22描述了依据本发明涂层处理的说明性实例2200。在该说明性实例中，用半导体氧化物的第一底漆层2220涂覆基板材料2210，然后将半导体氧化物的毫微微粒2230的悬浮液涂覆于底漆层2220之上。底漆层2220可以包括真空涂覆的半导体氧化物薄膜(例如TiO2薄膜)。可替代的，底漆层2220可以包括具有半导体氧化物(例如TiO2、SnO2)的微粒的薄涂层。底漆层2220也可以包括聚合连接剂或前体溶液的薄层，其中的一个例子是在上面的图15中示出的Ti(IV)丁氧金属聚合物1500。依据本发明的一个说明性实例，基板材料2210是涉及图1-4中所示的导电纤维芯线102或202或内部电导体304或404。因此，基板材料2210是透明的、导电的塑料基板。依据该说明性实例，毫微微粒2230的悬浮液是图1-4的敏化的相互连接的毫微微粒材料112，212，312和412。利用真空涂覆、旋转涂覆、叶片涂覆或其它涂覆方法，可以使用包括SnO2、TiO2、丁基a2O5、Nb2O5、ZnO或其它的大量的半导体金属以薄膜、微粒或前体溶液的形式作为底漆层。
底漆层2220提高了如层2230的毫微结构的半导体氧化物薄膜至基板材料2210的粘合。已经发现使用了这种底漆层对DSSCs的性能的增强，并在下面对其进行描述。由于半导体氧化物毫微微粒(或光电极)和透明导电氧化物涂覆塑料基板之间的粘合的增加以及较高的分路阻抗引起了性能的增强。
下面是内容为包括二氧化钛毫微微粒层的DSSCs、本发明的该方面的各种说明性实例的实施例。
实施例18作为底漆层用于毫微微粒TiO2光电极的真空涂覆TiO2
在该说明性实例中，在聚酯(这里为PET)基板上的ITO涂覆层上以真空对具有厚度范围从2.5nm到100nm的TiO2薄膜进行喷涂涂覆。将以水为基础的TiO2(P25，具有21nm的平均微粒尺寸)浆液旋转涂覆于具有喷涂涂覆的薄TiO2的ITO/PET和平坦的ITO/PET(也就是不具有喷涂涂覆薄的TiO2的部分)之上。将涂覆的薄膜浸泡进丁醇中的聚[Ti(OBU)4]溶液，然后以120℃加热处理2分钟。将低温反应性相互连接的薄膜放置于疏质子极性溶剂为基础的N3染料溶液(8mM)中2分钟。以铂(Pt)相辅助电极、I-/I3 -液体电解质、2mil SURLYN和铜导带获得光电池，使用太阳模拟器实施I-V特性测量。
涂覆在用薄TiO2涂覆的ITO/PET之上的从P25浆液得到的毫微结构的TiO2薄膜的粘合比平坦的ITO/PET之上的薄膜好。相比较于在平坦的ITO/PET之上的那些，从用薄TiO2喷涂涂覆的ITO/PET之上制备的PV电池也观测到好的光电池的性能。也获得了占空因数上的改进。在用薄TiO2喷涂涂覆的ITO/PETs之上获得的光电池测量到高达0.67的FF。对于在平坦的ITO/PET之上获得的光电池，观测到的FF不大于0.60。在以薄TiO2喷涂涂覆的ITO/PET之上制备的光电极上测得较高的光电转换效率(大约高于来自平坦的ITO/PET获得光电极的17％)。对于在以薄TiO2喷涂涂覆的TiO2ITO/PET之上制备的光电池也观测到分路阻抗的提高。
实施例19作为用于TiO2悬浮液的底漆层的TiO2微粒
在该说明性实例中，TiO2微粒要充分的小，以至于它们可以居于PET基板上的ITO的尖峰之间的凹谷中，其通过水解钛(IV)异丙醇盐制备。然后在800rmp下将微粒旋转涂覆于ITO层之上。然后在800rmp下将微粒尺寸大约平均为21nm的37％的ITO(P25)悬浮液旋转涂覆于微粒层之上。通过在丁醇中的0.01摩尔Ti(IV)丁氧金属聚合物的15分钟的浸渍，紧接着，在以120℃加热2分钟之前在玻片温热装置上以50℃进行干燥，从而以低温相互连接涂覆的TiO2。通过浸入8mM疏质子极性溶液2分钟以N3染料对相互连接的涂层进行染色，然后用乙醇进行清洗并在玻片温热装置上以50℃进行干燥2分钟。以相同的方式制备对照涂层，除了不使用微粒底漆涂层。利用太阳模拟器测量电池的性能特性。在下面的表19中列出了用于测试和对照的结果。用于TiO2悬浮液的作为底漆涂层的氧化锡的微粒得到了相同的改进。
                           表19
  Voc     Isc   η     FF
  对照   0.64     4.86   1.67％     0.54
  发明   0.66     6.27   2.36％     0.57
实施例20作为用于TiO2的底漆层在丁醇(前体溶液)中的钛(IV)丁醇氧化聚合物
在另一个测试中，以800rpm在ITO/PET塑料基板之上喷涂涂覆0.01摩尔的丁醇中的钛(IV)丁醇氧化聚合物。以800rmp旋转涂覆平均微粒尺寸大约为21nm的43％的TiO2(P25)悬浮液。通过在丁醇中的0.01摩尔Ti(IV)丁氧金属聚合物的15分钟的浸渍，紧接着，在以120℃加热2分钟之前在温热装置上以50℃进行干燥，从而以低温相互连接涂覆的TiO2。通过浸入8mM疏质子极性溶液2分钟以N3染料对相互连接的涂层进行染色，然后使用乙醇进行清洗并在玻片温热装置上以50℃进行干燥2分钟。以相同的方式制备对照涂层，仅除了不使用底漆层涂层。利用太阳模拟器测量电池的I-V特性。在表20中列出了用于测试和对照的结果。
                               表20
    Voc     Isc   η     FF
    对照     0.66     7.17   2.62％     0.56
    发明     0.70     8.11   3.38％     0.59
实施例21光电光纤
图23描述了说明性的光电光纤2300。在氢氟酸与硝酸的混合物中清洗钛导线2304会导致其表面变成微粒状，将钛导线2304用TiO2微粒2308的分散剂(异丙醇基，34.9％为固态，1/480含0.073％聚丁烯钛酸盐溶液的丁醇被加到其中)裹敷。使用开口直径约为10密耳(mil)的锥形玻璃涂药器将该分散涂到钛导线2304上。为了提高涂层2308的完整性及处理有涂层导线的能力，TiO2涂层2308在相对较高的温度(约450℃)烧结30分钟。在室温条件下将TiO2涂层2308浸入8mM的N3-染料溶液中2分钟来使其染料敏化，在乙醇中浸泡45秒并风干。带有TiO2涂层2308的钛导线2304被***到保护层2312内，保护层2312为TEFLON(DuPont公司有售)微管(Zeus Industrial Products公司有售)。细铂导线也被***保护层2312作为反电极2316。保护层2312被液体电解质溶液填充来完善光电光纤2300。
在钛导线2304上的TiO22308的典型干燥范围为10密耳(mil)。钛导线2304的直径为7.7密耳(mil)。TEFLON微管保护层2312为16密耳(mil)，尽管也可以用20mil的微管。铂导线反电极2316的直径为3密耳(mil)。液体电解质溶液2320为含1M碘化锂、0.05M碘和1M丁基嘧啶的甲氧基丙酸腈溶液。在太阳能模拟器中测定光电特性。开路电压Voc在0.70V-0.73V范围内，短路电流Isc在4.1mA/cm2-4.6mA/cm2范围内。典型的电池的太阳能效率为1.53％。由阳极钛导线制成的光电光纤的平均太阳能效率为2.11％。
保护层2312并不限于TEFLON。保护层可以是任何柔韧的可传送光的聚合材料，包括但不限于聚丙烯酸酯聚酯薄膜、聚苯乙烯、聚脲、聚亚安酯、环氧树脂等。可以将保护层2312裹敷在光电光纤2300上，而不是将电池嵌在保护层2312内。裹敷方法包括但不限于喷涂、散涂或将光纤浸泡在保护材料中来生成保护层2312。
我们已经参照具体的说明性实施例对本发明进行了详细的展示和描述，但是应该理解，在后附的权利要求限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明可以有各种改动。通过举例，任何公开的特性都可以与任何其他公开的特性相结合以形成光电池，光电模具或光电光纤。

Claims (60)

1、一种光电材料包括：
具有外表面的纤维芯线；
光能透过的电导体裹敷在纤维上；及
设置在纤维芯线的外表面和光能透过的电导体两者之间的：光敏毫微基质材料；和载电荷材料。
2、根据权利要求1的光电材料，其中纤维芯线具有小于约300℃的玻璃转化温度。
3、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线具有从约25℃到约150℃范围的玻璃转化温度。
4、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线包括柔软的聚合物材料。
5、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线包含从由亚麻，棉花，羊毛，丝线，尼龙，及它们的组合物所组成的组中选择出来的材料。
7、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料包含微粒。
8、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料包含异质结复合材料。
9、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料包含一种或多种类型的相互连接金属氧化物微粒。
10、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料进一步包含光敏剂。
11、根据权利要求10所述的光电材料，其中光敏剂包含染料。
12、根据权利要求10所述的光电材料，其中光敏剂包含从由黄嘌呤，蓝色素，部花青，酞化青和吡咯所组成的组中选择出来的有机分子。
13、根据权利要求1所述的光电材料，其中载电荷材料包含电解质。
14、根据权利要求1所述的光电材料，其中载电荷材料包含氧化还原***。
15、根据权利要求1所述的光电材料，进一步包含催化介质，该催化介质设置在纤维芯线的外表面和光能透过的电导体之间。
16、根据权利要求15所述的光电材料，其中催化介质包含铂。
17、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料包含微粒，该微粒的平均尺寸大约在2nm至100nm的范围内。
18、根据权利要求1所述的光电材料，其中光敏毫微基质材料包含微粒，该微粒的平均尺寸大约在10nm至40nm的范围内。
19、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线是完全电绝缘的。
20、根据权利要求1所述的光电材料，其中纤维芯线是完全导电的。
21、根据权利要求1所述的光电材料，进一步包括内置的电导体并设置在纤维芯线的外表面上。
22、一种包含权利要求1所述的光电材料所制造的产品。
23、一种包含权利要求1所述的光电材料的柔软的纺织品。
24、一种光电材料，包括：
具有外表面和小于约300℃的玻璃转化温度的纤维芯线；及
设置在纤维芯线外表面的光转换材料。
25、根据权利要求24所述的光电材料，其中光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。
26、根据权利要求25所述的光电材料，其中光转换材料包括设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
27、一种光电材料，包括：
具有外表面和直径小于大约500μm的纤维芯线；及
设置在纤维芯线外表面上的光转换材料。
28、根据权利要求27所述的光电材料，其中纤维芯线具有小于大约250μm的直径。
29、根据权利要求27所述的光电材料，其中纤维芯线具有小于大约125μm的直径。
30、根据权利要求27所述的光电材料，其中纤维芯线具有小于大约300℃的玻璃转化温度。
31、根据权利要求27所述的光电材料，其中光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。
32、根据权利要求27所述的光电材料，其中光转换材料包括设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
33、一种光电材料，包括：
具有外表面的纤维芯线；
设置在外表面上的光转换材料；及
电导体环绕地覆盖在光转换材料上。
34、根据权利要求33所述的光电材料，其中纤维芯线具有小于大约300℃的玻璃转换温度。
35、根据权利要求33所述的光电材料，其中光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。
36、根据权利要求33所述的光电材料，其中光转换材料包括设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
37、一种形成光电材料的方法，该方法包括以下步骤：
提供具有外表面的纤维芯线；
将光敏毫微基质材料和载电荷材料设置在纤维芯线的外表面上；及
设置光能透过的电导体裹敷纤维芯线。
38、一种形成光电材料的方法，该方法包括以下步骤：
提供具有外表面和小于大约300℃的玻璃转换温度的纤维芯线；及
在纤维的外表面上设置光转换材料。
39、根据权利要求38所述的方法，其中光转换材料包括光敏毫微基质材料和载电荷材料。
40、根据权利要求38所述的方法，进一步包括设置在纤维芯线外表面上的内置电导体。
41、一种形成光电材料的方法，该方法包括以下步骤；
提供具有外表面和直径小于大约500μm的纤维芯线；及
在纤维芯线的外表面上设置光转换材料。
42、一种形成光电材料的方法，该方法包括以下步骤：
提供具有外表面的纤维；
在纤维芯线的外表面上设置光转换材料；及
设置电导体裹敷在光转换材料上。
43、一种光电纤维，包括：
具有外表面的纤维芯线；
将光敏毫微基质材料应用于纤维芯线的外表面；
保护层，并在其中设置涂敷光敏毫微基质材料的纤维芯线、载电荷材料和反相电极。
44、根据权利要求43所述的光电纤维，其中纤维芯线是完全导电的。
45、根据权利要求43所述的光电纤维，其中纤维芯线包括完全的电绝缘体，及进一步包括设置在电绝缘的纤维芯线上的内置电导体。
46、根据权利要求43所述的光电纤维，其中保护层包含柔软的聚合物材料。
47、根据权利要求43所述的光电纤维，其中光敏毫微基质材料包含微粒。
48、根据权利要求47所述的光电纤维，其中微粒是从钛的氧化物、锆的氧化物、锌的氧化物、钨的氧化物、铌的氧化物、镧的氧化物、锡的氧化物、铽的氧化物、钽的氧化物，及它们中一个或多个的组合物所组成的组中选择出来的。
49、根据权利要求43所述的光电纤维，其中反相电极包含铂。
50、根据权利要求43所述的光电纤维，其中载电荷材料包含氧化还原电解质。
51、一种制成光电纤维的方法，该方法包括以下步骤：
提供具有外表面的纤维芯线；
将光敏毫微基质材料应用到纤维芯线的外表面上；及
将裹敷有光敏毫微基质材料的纤维芯线，载电荷材料和反相电极设置在保护层中以形成光电纤维。
52、根据权利要求43所述的光电纤维，其中纤维芯线是完全导电的。
53、根据权利要求51所述的方法，其中纤维芯线包含一完全的电绝缘体，并进一步包括设置在电绝缘纤维芯线上的内置电导体。
54、根据权利要求51所述的方法，其中保护层包含柔软的聚合物材料。
55、根据权利要求51所述的方法，其中光敏毫微基质材料包含微粒。
56、根据权利要求55所述的方法，其中微粒是从钛的氧化物、锆的氧化物、锌的氧化物、钨的氧化物、铌的氧化物、镧的氧化物、锡的氧化物、铽的氧化物、钽的氧化物，及它们中的一个或多个的组合物所组成的组中选择出来的。
57、根据权利要求51所述的方法，其中反相电极包含铂。
58、根据权利要求51所述的方法，其中载电荷材料包含氧化还原电解质。
59、根据权利要求51所述的方法，其中的设置步骤包括：将对光敏感毫微基质材料覆盖的纤维芯线，载电荷材料和反相电极***到保护层中来形成光电纤维。
60、根据权利要求51所述的方法，其中设置步骤包括：在裹敷有光敏毫微基质材料的纤维芯线，载电荷材料和反相电极上覆盖保护层，形成光电纤维。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101485008B (zh) * 2006-05-01 2013-06-12 维克森林大学 有机光电器件及其应用
CN111364136A (zh) * 2020-04-10 2020-07-03 绍兴宾果科技有限公司 一种内置Micro LED易纺织发光导电纤维材料

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2856197B1 (fr) * 2003-06-11 2005-09-16 Nanoledge Dispositif comprenant au moins un type de nanostructure tubulaire sous forme de fibre
US7194173B2 (en) 2004-07-16 2007-03-20 The Trustees Of Princeton University Organic devices having a fiber structure
GB2424121A (en) * 2005-02-11 2006-09-13 Risoe Nat Lab Solar cell using electrode formed from cotton fabric coated with conductive polymer
WO2006130920A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 Monash University Scattering elongate photovoltaic cell
WO2007002110A2 (en) * 2005-06-20 2007-01-04 Solyndra, Inc. Bifacial elonagated solar cell devices
US7394016B2 (en) 2005-10-11 2008-07-01 Solyndra, Inc. Bifacial elongated solar cell devices with internal reflectors
ES2288356B1 (es) * 2005-06-21 2008-12-01 Angel Lopez Rodriguez Filamento fotovoltaico y su proceso de fabricacion.
JP5066792B2 (ja) * 2005-07-04 2012-11-07 ソニー株式会社 色素増感光電変換素子、色素増感光電変換素子の製造方法、光電変換素子モジュール、電子機器、移動体および発電システム
ES2369583T3 (es) * 2006-05-01 2011-12-02 Wake Forest University Dispositivos fotovoltaicos fibrosos y aplicaciones de los mismos.
US8997901B2 (en) * 2006-05-11 2015-04-07 Ford Global Technologies, Llc Vehicular body panel energy generator system
GB2440366B (en) * 2006-07-22 2008-11-26 Spencer William Jansen Solar cells
EP2050151B1 (en) 2006-08-07 2011-10-12 Wake Forest University Method of producing composite organic materials
DE102006047045A1 (de) * 2006-10-02 2008-04-03 Universität Paderborn Photovoltaische Einrichtung
CN100505325C (zh) * 2006-11-10 2009-06-24 北京大学 染料敏化太阳能电池及其工作电极
CN101627479B (zh) * 2007-01-30 2011-06-15 索拉斯特公司 光电池及其制造方法
CN102203956A (zh) * 2008-08-12 2011-09-28 戴索有限公司 用于柔性光电和显示设备中的集电器***和制造方法
DE102008055969A1 (de) * 2008-11-05 2010-06-10 Sefar Ag Substrat für eine optoelektronische Vorrichtung
JP5337460B2 (ja) * 2008-11-21 2013-11-06 株式会社フジクラ 光電変換素子
ITBZ20100013A1 (it) * 2010-04-09 2011-10-10 Joachim Ganthaler Rete di protezione per piante contro influssi meteorologici.
CN102148330A (zh) * 2010-12-24 2011-08-10 福建钧石能源有限公司 柔性光电器件的制造方法
JP5941625B2 (ja) * 2011-06-01 2016-06-29 太陽工業株式会社 膜状太陽光発電装置
KR101678172B1 (ko) * 2013-01-16 2016-11-22 한국전기연구원 편조물을 이용한 직조형 염료감응형 태양전지
DE102014103978A1 (de) * 2014-03-24 2015-09-24 Ditf Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Stuttgart Sensorgarn
JP6482187B2 (ja) * 2014-05-29 2019-03-13 住江織物株式会社 光発電糸
JP2017017136A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 住江織物株式会社 布帛状太陽電池
ITUA20161412A1 (it) * 2016-03-07 2017-09-07 Consiglio Nazionale Ricerche Materiale composito costituito da supporti organici e idrossiapatite sostituita con titanio e/o ferro per uso in celle solari a colorante organico
KR101907302B1 (ko) * 2017-03-20 2018-10-11 고려대학교 산학협력단 에너지 저장용 실 및 그 제조방법
US10665730B2 (en) 2017-10-20 2020-05-26 Pepin Technologies Llc. Photovoltaic fabric with woven bus architecture
KR102006710B1 (ko) * 2018-01-15 2019-08-02 인천대학교 산학협력단 견을 이용한 파이로프로틴 기반의 열적 내성이 강한 다기능 전자 섬유 제조 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59144177A (ja) * 1983-02-07 1984-08-18 Seiko Epson Corp 太陽電池
US5474621A (en) * 1994-09-19 1995-12-12 Energy Conversion Devices, Inc. Current collection system for photovoltaic cells
JPH11288745A (ja) * 1998-04-03 1999-10-19 Nikon Corp フレキシブル湿式太陽電池とその製造方法
DE19909417A1 (de) * 1999-03-04 2000-11-16 Manfred Baumgaertner Aus Fasern aufgebauter Sonnenkollektor
JP2000261016A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Japan Science & Technology Corp 光合成型有機太陽電池
JP2003519002A (ja) * 1999-06-15 2003-06-17 ピーピージー インダストリーズ オハイオ， インコーポレイテッド 増加した表面積を有するファイバーガラスキャリアおよびそれから形成された光活性マトリックス
JP2001167630A (ja) * 1999-09-29 2001-06-22 Fuji Photo Film Co Ltd 電解質組成物、光電変換素子及び光電気化学電池
JP4299960B2 (ja) * 1999-12-10 2009-07-22 富士フイルム株式会社 光電変換素子および太陽電池
JP2002008740A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Yamaha Corp 色素増感型光電池およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101485008B (zh) * 2006-05-01 2013-06-12 维克森林大学 有机光电器件及其应用
CN111364136A (zh) * 2020-04-10 2020-07-03 绍兴宾果科技有限公司 一种内置Micro LED易纺织发光导电纤维材料
CN111364136B (zh) * 2020-04-10 2021-09-03 山西绿普光电新材料科技有限公司 一种内置Micro LED易纺织发光导电纤维材料

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