專利名稱：：染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法、電子設(shè)備以及半導(dǎo)體電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及例如適用于染料增感型太陽能電池的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法、電子設(shè)備以及半導(dǎo)體電極及其制造方法，該染料增感型太陽能電池使用半導(dǎo)體電極，該半導(dǎo)體電極包括吸附有增感染料的半導(dǎo)體微粒。
背景技術(shù)：
：作為一種用于將太陽光轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，太陽能電池利用太陽光作為能源，因此它對全球環(huán)境產(chǎn)生極小的影響，并且預(yù)期將得到進(jìn)一步普及。隨著對太陽能電池的各種材料進(jìn)行研究，許多使用硅的太陽能電池已在市場上有售，它們通常分為使用單晶硅或多晶硅的晶體硅型太陽能電池以及非晶(無定形)硅型太陽能電池。迄今為止，太陽能電池往往采用單晶硅或多晶硅(即結(jié)晶硅)。然而，在晶體硅型太陽能電池中，盡管表示將光能(太陽能)轉(zhuǎn)換為電能的性能的光電轉(zhuǎn)換效率高于非晶硅型太陽能電池，但因其需要許多能量和時間用于晶體生長，所以生產(chǎn)率低且成本高。另外，雖然非晶硅型太陽能電池與晶體硅型太陽能電池相比具有光吸收率較高、基板選擇范圍寬并且易于增大面積的特點(diǎn)，但其光電轉(zhuǎn)換效率卻低于晶體硅型太陽能電池。而且，盡管非晶硅型太陽能電池與晶體硅型太陽能電池相比具有更高的生產(chǎn)率，但其要求與晶體硅型太陽能電池相同的方式的真空工藝來制造且其安裝費(fèi)用也很高。另一方面，為了解決上述問題并且進(jìn)一步降低太陽能電池的成本，長期以來己對使用有機(jī)材料來代替硅系材料的許多太陽能電池進(jìn)行了研究。然而，這些太陽能電池中的大多數(shù)光電轉(zhuǎn)換效率低至約1%，而且它們還未投入實際應(yīng)用。在這些太陽能電池中，由Graetzd等人提出的染料增感型太陽能電池與現(xiàn)有的硅系太陽能電池相比具有成本低廉、光電轉(zhuǎn)換效率高并且不需要大型制造裝置等優(yōu)點(diǎn)，因此引起了關(guān)注(例如參見B.O'Regan和M.Graetzel，Nature,353巻，第737至740頁(1991)以及日本專利No.2664194的說明書)。圖7示出了一種現(xiàn)有的染料增感型太陽能電池，更一般地，一種染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)。該染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件具有如圖7所示的部分結(jié)構(gòu)，其中包括形成在由玻璃等制成的透明基板101上的包含例如FTO(摻氟的氧化錫)的透明電極102，在透明電極102上形成吸附有增感染料的半導(dǎo)體層103，對向電極105(包括形成在基板104上并且彼此相對的例如由FTO制成的電極105a和諸如鉑層的導(dǎo)電層105b)，以及填充在半導(dǎo)體層103與對向電極105之間的包括含有諸如1713—的氧化/還原物質(zhì)(氧化還原對)有機(jī)電解液的電解質(zhì)層106。在透明電極102與對向電極105之間連接外部電路。作為半導(dǎo)體層103，常使用通過燒結(jié)諸如氧化鈦(Ti02)的半導(dǎo)體微粒形成的多孔層。增感染料被吸附在構(gòu)成半導(dǎo)體層103的半導(dǎo)體微粒的表面上。參照圖8所示的能量圖來描述染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的工作原理。然而，圖8考慮的是以下情形使用FTO作為透明電極102的材料，將在下文中描述的N719作為增感染料107，Ti02作為半導(dǎo)體層103的材料，I—/13—作為氧化/還原物質(zhì)。當(dāng)光從透明基板101—側(cè)入射時，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件作為使用對向電極105為正極而透明電極102為負(fù)極的電池工作。其原理如下所述。艮P，當(dāng)染料107吸收穿透了透明基板101和透明電極102的光子時，染料107中的電子受激從基態(tài)(HOMO)躍遷到激發(fā)態(tài)(LUMO)。處于激發(fā)態(tài)的電子移動到半導(dǎo)體層103的導(dǎo)帶，通過半導(dǎo)體層103，然后到達(dá)透明電極102。另一方面，失去了電子的染料按照下列反應(yīng)從還原劑(即，電解質(zhì)層106中的r)獲取電子，從而形成氧化劑(即電解質(zhì)層106中的i3—(12與r的結(jié)合體))2r—b+ze-h+r—13-由此生成的氧化劑通過擴(kuò)散到達(dá)對向電極105，然后按照上述反應(yīng)的逆反應(yīng)從對向電極獲取電子，并被還原成初始狀態(tài)的還原劑i3;i2+rI2+2e-—2r從透明電極102送出到外部電路的電子在外部電路中做電功，然后返回到對向電極105。以這種方式，光能被轉(zhuǎn)換成電能而不在染料107和電解質(zhì)層106中留下任何變化。由于染料107被吸附到半導(dǎo)體層103，因此通常使用能夠吸收可見光區(qū)附近的光的材料，例如聯(lián)吡啶配合物、三聯(lián)吡啶配合物、份菁(merocyanine)染料、卩卜啉、酞菁等。目前認(rèn)為，為了在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中得到高光電轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)選只使用一種高純度染料作為增感染料。原因在于認(rèn)為，如果半導(dǎo)體層103上存在多種染料，則這些染料之間會發(fā)生電子的供給和接受或電子-空穴對復(fù)合，或者從受激染料轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層103的電子被另一種染料俘獲，從而減少從受激染料107到達(dá)透明電極102的電子，并且降低由被吸收的光子產(chǎn)生電流的效率，即顯著降低量子收率(例如參見K.Hara、K.Miyamoto、Y.Abe禾口M.Yanagida，JournalofPhysicalChemistryB，109(50)，第23776-23778頁(2005);MasatoshiYanagida等，2005，PhotochemicalDiscussionMeeting,2P132,"Electrontransportprocessindyesensitizedtitaniumoxidenanocrystalelectrodetowhicharutheniumdipyridinecomplexandarutheniumbiquinolinecomplexareco-adsorbed，，；以及"Retrieved，July24，2007"internet(URL:http:/kuroppe.tagen.tohoku.ac.JP廣dsc/cell.html，"OnTheoreticalEfficiencyofDyeSensitizedSolarCell"inFAQp。作為單獨(dú)使用的增感染料，作為一種聯(lián)吡啶配合物的順式-雙(異硫氰酸酯)雙(2，2'-聯(lián)吡啶基-4，4'-二羧酸)釕(II)二四丁基銨配合物(下稱"N719")是性能優(yōu)異的增感染料，并且被廣泛應(yīng)用。此外，常用的還有作為一種聯(lián)吡啶配合物的順式-雙(異硫氰酸酉旨)雙(2,2'-聯(lián)吡啶基-4,4'-二羧酸)釕(II)(下稱"N3")或作為一種三聯(lián)吡啶配合物的三(異硫氰酸酯)(2，2，:6，，2"-三聯(lián)吡啶基-4,4，，4"-三羧酸)釕(II)三四丁基銨配合物(下稱"黑色染料")。特別地，當(dāng)使用N3或黑色染料時，還常常使用助吸附劑。助吸附劑是為了防止半導(dǎo)體層103上的染料分子締合而添加的分子，典型的助吸附劑例如包括鵝去氧膽酸、?；侨パ跄懰猁}和l-癸基膦酸。對于這些分子的結(jié)構(gòu)特征，提到了它們具有易于吸附到構(gòu)成半導(dǎo)體層103的氧化鈦上的羰基或膦基官能團(tuán)，而且它們形成有(J鍵從而通過介入染料分子之間來防止染料分子相互干擾。一般而言，對于有效地操作光電轉(zhuǎn)換器件來說重要的是，首先提高光吸收率以使入射到光電轉(zhuǎn)換器件上的光能被最大限度地利用，然后提高將吸收的光轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率(光電轉(zhuǎn)換效率)。在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中，由于染料107具有光吸收作用，因此期望通過選擇對入射光具有最優(yōu)光吸收特性的染料作為染料107來獲得最高的光吸收率。由于太陽光包括各種波長的光，從紅外光到紫外光連續(xù)變化，因此為了在將染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件應(yīng)用于太陽能電池的情況下獲得高光吸收率，染料107優(yōu)選能夠吸收波長范圍盡可能寬的光，該范圍包括長波區(qū)，特別是波長在300-900nm范圍內(nèi)的所有光。然而，量子力學(xué)決定了染料107中的電子的狀態(tài)，它們只能處于物質(zhì)固有的能態(tài)。因此，處于基態(tài)(HOMO)的電子與處于激發(fā)態(tài)(LUMO)的電子之間的能量差異，即將電子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)所需的能量(帶隙能)，作為物質(zhì)所固有的值也是確定的，相應(yīng)地能夠被染料107吸收的光也被限定為特定波長區(qū)域的光。此外，染料107的帶隙能也不能太小，因為這會使受激電子轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層103的導(dǎo)帶。圖9A示出了目前可獲得的四種典型染料的吸收光譜，圖9B以放大的比例示出了具有小摩爾吸光系數(shù)的三種染料的吸收光譜。從圖9A和9B中可以看出，黑色染料的吸收波長區(qū)域范圍寬，其一端達(dá)到約860nm的長波，但整體上摩爾吸光系數(shù)較小，特別地，吸光系數(shù)不足的一個區(qū)域出現(xiàn)在短波側(cè)。N719的摩爾吸光系數(shù)在短波側(cè)等于或大于黑色染料的摩爾吸光系數(shù)，但其吸收波長區(qū)域的長波側(cè)的端點(diǎn)大約在730nm處，因此波長較長的光不能被有效地利用。5-[[4-(4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基)-1，2,3,3a,4,8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚-7-基]亞甲基]-2-(3-乙基-4-氧代-2-硫氧代-5-噻唑烷亞基)-4-氧-3-噻唑烷乙酸(下稱"染料B")的光吸收與波長的依賴關(guān)系與N719基本相同，其摩爾吸光系數(shù)小于N719。盡管2-氰基-3-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-l,2，3,3a,4,8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚-7-基]-2-丙烯酸(下稱"染料A")具有較大的摩爾吸光系數(shù)，但其吸收波長的范圍被限制在較窄的區(qū)域。如上所述，目前不存在能夠完全吸收波長為300-900nm的太陽光的染料。在使用染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件作為太陽能電池的情形下，當(dāng)使用N719作為染料107時，可以達(dá)到最高性能。例如，得到了諸如0.755V的開路電壓以及8.23%的光電轉(zhuǎn)換效率之類的性能。將此結(jié)果與晶體硅型太陽能電池達(dá)到的0.6V的開路電壓和15%的光電轉(zhuǎn)換效率的性能相比，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光電轉(zhuǎn)換效率保持在晶體硅型太陽能電池的大約一半或更大?？紤]到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的開路電壓大于晶體硅型太陽能電池，可以認(rèn)為染料增感型太陽能電池的低光電轉(zhuǎn)換效率是由以下事實造成的與晶體硅型太陽能電池相比，得到的光電流極小，這主要?dú)w因于染料107的光吸收率不足。即，可以認(rèn)為，由于不存在能夠高效地吸收太陽光所含的各種波長的所有光的染料，因此使用一種染料的染料增感型太陽能電池中的光吸收率不足。此外，制造氧化鈦(Ti02)的微粒分散于其中的Ti02糊狀分散體的方法也是己知的(例如參見HironoriArakawa，"RecentAdvancesinResearchandDevelopmentforDye-SensitizedSolarCells"(CMC)第45-47頁(2001))。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，因為采用一種染料無法實現(xiàn)足夠的光吸收，所以可以考慮使用吸收波長特性彼此不同的多種染料的混合物作為增感染料。然而，當(dāng)通過在半導(dǎo)體層103上混合使用多種染料時，在大多數(shù)情況下，光電轉(zhuǎn)換效率實際上會下降。如前所說，其原因在于，由于染料之間的電子轉(zhuǎn)移而顯著降低從被吸收光子獲得電流的效率(即量子收率)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種與使用一種高純度染料的那些相比能夠獲得更高的光吸收率和光電轉(zhuǎn)換效率的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，例如染料增感型太陽能電池，及其制造方法，以及一種適用于這種染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的半導(dǎo)體電極及其制造方法，以及使用這種染料增感型光電器件的電子設(shè)備。本發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的進(jìn)行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光吸收率和光電轉(zhuǎn)換效率可以通過以下方法得到明顯提高相對于將一種染料吸附至半導(dǎo)體電極的情形，使作為增感染料的特定組合的兩種染料吸附至染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中的半導(dǎo)體電極。然后，本發(fā)明人為了尋找原因進(jìn)行了各種實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)特定組合的多種染料被吸附至半導(dǎo)體電極時，每種染料的吸附量基本上等于該種染料被單獨(dú)吸附時的吸附量(將在下文具體描述)，基于這種事實得到的結(jié)論是這歸因于染料在半導(dǎo)體電極表面上吸附的部位彼此不同，從而本發(fā)明得以實現(xiàn)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料在彼此不同的部位被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上。本發(fā)明的第二方面提供了一種制造在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為染料的兩種染料的染料溶液中，使所述兩種染料在彼此不同的部位被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上。本發(fā)明的第三方面提供了一種使用在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料在彼此不同的部位被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上。本發(fā)明的第四方面提供了一種吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料在彼此不同的部位被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上。本發(fā)明的第五方面提供了一種制造吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為染料的兩種染料的染料溶液中，使所述兩種染料在彼此不同的部位被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上。在本發(fā)明的第一至第五方面中，半導(dǎo)體電極表面上的"彼此不同的部位"是指，例如，結(jié)晶面指數(shù)彼此不同，其中一種染料被特定地吸附到一個結(jié)晶面上的吸附部位上，而另一種染料被特定地吸附到另一個結(jié)晶面上的吸附部位上。因此，當(dāng)兩種染料被吸附時，染料可被吸附到各自獨(dú)立的結(jié)晶面上，這可以解釋當(dāng)兩種染料被吸附時，每種染料的吸附量等于吸附一種染料時的吸附量。在本發(fā)明的第一至第五方面中，優(yōu)選的是兩種增感染料都具有增感作用，此外，一種染料的分子在吸附端具有羰基并且通過脫水反應(yīng)通過羰基與半導(dǎo)體電極鍵合，而另一種染料的分子通過弱靜電力通過羰基和輔助吸附官能團(tuán)與吸附端鍵合(輔助吸附官能團(tuán)與半導(dǎo)體形成弱鍵，例如氰基、氨基、巰基和硫基)。特別地，所述兩種染料包括例如黑色染料和染料A的組合或黑色染料和N719的組合。任選地，除了上述兩種染料以外，一種或多種其它染料也可被吸附到半導(dǎo)體電極上。其它染料具體例如包括噸類染料，如羅丹明B、玫瑰紅、伊紅和紅霉素；菁類染料，如份菁、醌菁和隱菁；堿性染料，如酚藏花紅、卡普里藍(lán)、硫菌素(thiosine)和亞甲基藍(lán)；卟啉類化合物，如葉綠素、卟啉鋅和卟啉鎂。其它染料例如包括偶氮染料、酞菁化合物、香豆素化合物、聯(lián)吡啶配合物、蒽醌類染料、多核醌類染料等。在這些染料中，Cu的金屬的配合物的增感染料由于量子收率高因此是優(yōu)選的。對將染料吸附到半導(dǎo)體電極上的方法沒有特別限制，上述染料可溶解在溶劑中，該溶劑例如是醇、腈、硝基甲烷、鹵代烴、醚、二甲亞砜、酰胺、N-甲基吡咯垸酮、1,3-二甲基咪唑烷酮、3-甲基噁唑烷酮、酉旨、碳酸酯、酮、烴或水，半導(dǎo)體電極浸漬在該溶劑中，或者包含染料的溶液(染料溶液)可被涂覆在半導(dǎo)體基板上。任選地，為了減少染料分子間的締合，可以添加去氧膽酸。此外，可以組合使用uv吸收劑。任選地，為了去除過量吸附的染料，可以在染料吸附到半導(dǎo)體電極上后用胺來處理半導(dǎo)體電極的表面。胺的示例包括吡啶、4-叔丁基吡啶、聚乙烯基吡啶。當(dāng)胺為液態(tài)時，它們即可原樣地使用也可以溶解在有機(jī)溶劑中使用。半導(dǎo)體電極通常被設(shè)置在透明導(dǎo)電基板上。透明導(dǎo)電基板可以是形成在導(dǎo)電或不導(dǎo)電透明支撐基板上的透明導(dǎo)電膜，或者可以是整體導(dǎo)電的透明基板。對透明支撐基板的材料沒有特別限制，可以使用透明的各種基材。對于透明支撐基板，采用具有優(yōu)異的阻水性和阻氣性(防止這些水分和氣體從光電轉(zhuǎn)換器件外部進(jìn)入)、耐溶劑性、耐候性等性能的那些基板，具體包括諸如石英或玻璃之類的透明無機(jī)基板以及諸如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、四乙酰纖維素、溴化苯氧、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚砜和聚烯烴之類的透明塑料基板。在這些基板中，特別優(yōu)選使用對可見光區(qū)具有高透光度的基板，但這不是限制性的。作為透明支撐基板，考慮到易加工性、重量輕等因素，優(yōu)選使用透明塑料基板。此外，透明支撐基板的厚度并無特別限制，可以根據(jù)透光率、光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)外部之間的阻隔性來任意選擇。透明導(dǎo)電基板的表面電阻(薄片電阻)優(yōu)選盡可能地小。特別地，透明導(dǎo)電基板的表面電阻優(yōu)選為500fi/cn^或更小，更優(yōu)選100Q/cm2。當(dāng)在透明支撐基板上形成透明導(dǎo)電膜時，可以使用已知的材料，具體包括但不限于，銦錫復(fù)合氧化物(ITO)、摻氟的Sn02(FTO)、Sn02、ZnO、銦鋅復(fù)合氧化物(IZO)等。此外，為了降低表面電阻以提高透明導(dǎo)電基板的集電效率，可在透明導(dǎo)電基板上獨(dú)立地設(shè)置包括諸如高度導(dǎo)電的金屬的導(dǎo)電材料的配線。盡管對用于配線的導(dǎo)電材料沒有特別限制，但期望耐腐蝕性和抗氧化性高并且導(dǎo)電材料本身的漏電流低。然而，即使材料的耐腐蝕性低，也可以通過額外提供包括金屬氧化物等的保護(hù)層來使用。另外，為了保護(hù)配線免受腐蝕等，配線優(yōu)選設(shè)置在透明導(dǎo)電基板與保護(hù)層之間。半導(dǎo)體電極通常包括半導(dǎo)體微粒。作為半導(dǎo)體微粒的材料，不僅可以使用通常以硅為代表的單質(zhì)半導(dǎo)體，還可以使用各種類型的化合物半導(dǎo)體、具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物等。半導(dǎo)體優(yōu)選為n型半導(dǎo)體，其中導(dǎo)帶電子在光激發(fā)下變成載流子以提供陽極(anode)電流。此時，半導(dǎo)體的具體示例是Ti02、ZnO、W03、Nb205、SrTi03和Sn02，其中特別優(yōu)選銳鈦礦型Ti02。半導(dǎo)體的類型不限于這些示例，并且它們可以兩種或更多種混合使用。另外，半導(dǎo)體微粒可以任選地取粒狀、管狀和桿狀等各種形式。對于半導(dǎo)體微粒的粒徑?jīng)]有特別限制，但主要微粒的平均粒徑優(yōu)選為1-200nm，特別優(yōu)選5-100nm。此外，還可以將具有上述粒徑的半導(dǎo)體微粒與平均粒徑大于上述平均粒徑的半導(dǎo)體微?；旌?，利用平均粒徑較大的半導(dǎo)體微粒散射入射光，從而增加量子收率。此時，另外混合的半導(dǎo)體微粒的平均粒徑優(yōu)選為20-500nm。用于制造包括半導(dǎo)體微粒的半導(dǎo)體電極的方法沒有特別限制，當(dāng)考慮物理性質(zhì)、方便性、制造成本等因素時，優(yōu)選濕膜形成法。優(yōu)選以下方法將半導(dǎo)體微粒的粉末或溶膠均勻地分散在諸如水等溶劑中形成糊狀分散體，然后，將如此制得的分散體涂覆在透明導(dǎo)電基板上。涂覆方法沒有特別限制，可按照已知方法來進(jìn)行，已知方法例如包括浸涂法、噴涂法、線錠法、旋涂法、輥涂法、刮涂法、凹板涂覆法等?；蛘?，可以通過各種方法進(jìn)行濕式印刷法，例如凸版印刷法、凹板印刷法、橡膠板印刷法、絲網(wǎng)印刷法等。當(dāng)使用晶體氧化鈦?zhàn)鳛榘雽?dǎo)體微粒材料時，其晶形優(yōu)選為光催化活性優(yōu)良的銳鈦礦型。銳鈦礦型氧化鈦可以是粉末狀、溶膠狀或漿狀商品，或者可以通過已知方法制備的具有預(yù)定粒徑的顆粒，例如通過將氧化鈦醇鹽水解。當(dāng)使用市售粉末時，最好消除顆粒的二次凝集，而在制備涂覆溶液時，最好用研缽或球磨機(jī)來碾碎顆粒。此時，為了防止消除了二次凝集的顆粒再次凝集，可以添加乙酰丙酮、鹽酸、硝酸、表面活性劑、螯合劑等。另外，為了增加粘度，可以添加諸如聚環(huán)氧乙垸或聚乙烯醇等的聚合物增粘劑或纖維素型增粘劑。半導(dǎo)體微粒層優(yōu)選具有大表面積，以便于吸附大量染料。因此，在載體上涂覆半導(dǎo)體微粒層的狀態(tài)下，表面積優(yōu)選為投影面積的io倍或以上，更優(yōu)選100倍或以上。對該比值上限沒有限制，但該上限一般為1000倍。一般來說，半導(dǎo)體微粒層的厚度增加，單位投影面積上擔(dān)載的染料的量增加，因此半導(dǎo)體微粒層的光俘獲系數(shù)提高。然而，這會增大注入電子的擴(kuò)散距離，因此電荷重新結(jié)合所引起的損耗增大。因此，對于半導(dǎo)體微粒層，存在一個優(yōu)選厚度，該厚度通常為0.1-100/mi，更優(yōu)選1-50/mi，特別優(yōu)選3-30^m。優(yōu)選將半導(dǎo)體微粒層烘焙成多孔狀態(tài)，使顆粒彼此電連接，從而提高膜的強(qiáng)度或增大與基板的粘附力(在涂覆在基板上之后)。對烘焙溫度沒有特別限制，但當(dāng)溫度過度高時，基板的電阻變高，有時可能熔化，因此烘焙溫度通常為40-700°C，更優(yōu)選40-650'C。另外，對烘焙時間沒有特別限制，一般是IO分鐘至IO小時左右。烘焙之后，為了增加半導(dǎo)體微粒的表面積或增加半導(dǎo)體微粒之間的頸縮，可以用例如四氯化鈦水溶液或直徑10nm以下的氧化鈦超細(xì)微粒的溶膠進(jìn)行浸涂處理。當(dāng)塑料基板用于制成透明導(dǎo)電基板時，可將包含粘合劑的糊狀分散體涂覆在基板上，然后通過熱壓將其粘合到基板上。作為對向電極，可以使用任何導(dǎo)電材料，甚至可以使用絕緣材料，前提是在面對半導(dǎo)體電極的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)電層。然而，優(yōu)選使用電化學(xué)穩(wěn)定的材料作為對向電極材料，具體可以使用鉑、金、碳、導(dǎo)電聚合物等。此外，為了增強(qiáng)氧化還原催化劑的作用，優(yōu)選面向半導(dǎo)體電極的側(cè)面具有精細(xì)結(jié)構(gòu)以提高表面積。例如，鉑最好是鉑黑態(tài)，碳最好是多孔態(tài)。鉑黑態(tài)可以通過陽極氧化或氯鉑酸處理等方法形成，多孔碳可以通過燒結(jié)碳微粒或烘焙有機(jī)聚合物等方法來形成。此外，通過使用諸如具有高氧化還原催化作用的鉑之類的金屬在透明導(dǎo)電基板上形成配線，或用氯鉑酸處理其表面，可將其用作透明對向電極。作為電解質(zhì)，可以使用碘(12)與金屬碘化物或有機(jī)碘化物的組合，或者溴(Br2)與金屬溴化物或有機(jī)溴化物的組合，以及諸如亞鐵氰酸鹽/鐵氰酸鹽或二茂鐵/二茂鐵離子的金屬配合物、諸如多硫化鈉、烷基硫醇/烷基二硫化物的硫混合物、紫精染料、氫醌/奎寧，等等。作為金屬化合物的陽離子，優(yōu)選的是Li、Na、K、Mg、Ca、Cs等，作為有機(jī)化合物的陽離子，優(yōu)選的是諸如四烷基銨、吡啶鐺或咪唑鑰之類的季銨化合物，但是不限于上述這些，也可以兩種或多種組合使用。其中優(yōu)選的是，包括12和Lil、Nal或諸如咪唑鎗碘化物之類的季銨化合物的組合的電解質(zhì)。電解質(zhì)鹽相對于溶劑的濃度優(yōu)選為0.05-10M，更優(yōu)選0.2-3M。12或Br2的濃度優(yōu)選為0.0005-1M，更優(yōu)選0.001-0.5M。另外，為了提高開路電壓和短路電流，還可以添加諸如4-叔丁基吡啶或苯并咪唑鑰類之類的各種添加劑。組成電解質(zhì)組合物的溶劑的示例包括但不限于，水、醇、醚、酯、碳酸酯、內(nèi)酯、羧酸酯、磷酸三酯、雜環(huán)化合物、腈、酮、酰胺、硝基甲烷、鹵代烴、二甲亞砜、環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑烷酮、3-甲基噁唑烷酮和烴。另外，這些溶劑可兩種或多種混合使用。此外，可以使用四垸基銨類、吡啶鑰類或咪唑鑰類等季銨鹽的常溫離子液體作為溶劑。為了減少光電轉(zhuǎn)換器件的液體泄漏和電解質(zhì)的蒸發(fā)，可將膠凝劑、聚合物、交聯(lián)單體等溶解在電解質(zhì)組合物中并以凝膠狀電解質(zhì)形式使用。關(guān)于凝膠基質(zhì)與電解質(zhì)組合物的比例，當(dāng)離子電導(dǎo)率較高時，機(jī)械強(qiáng)度隨著電解質(zhì)組合物增加而降低。相反，當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度較高時，離子電導(dǎo)率隨著電解質(zhì)組合物過度減少而下降。因此，電解質(zhì)組合物優(yōu)選占凝膠狀電解質(zhì)的50-99wt%，更優(yōu)選占80-97wt%。此外，還可以通過將電解質(zhì)和增塑劑溶解在聚合物中然后蒸發(fā)除去增塑劑來形成完全固態(tài)的光電轉(zhuǎn)換器件。對制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法沒有特別限制。然而，例如如果電解質(zhì)組合物是液體，或者電解質(zhì)組合物可在光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)部膠凝并在弓I入之前呈液態(tài)，則吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極和對向電極彼此相對，并將基板上未形成半導(dǎo)體電極的部分密封，以使電極不彼此接觸。此時，對半導(dǎo)體電極與對向電極之間的間隙尺寸沒有特別限制，但通常為1-100/mi，更優(yōu)選1-50Mm。當(dāng)電極間隔過大時，導(dǎo)電率降低，從而減少了光電流。對密封方法沒有特別限制，優(yōu)選那些具有耐光性、絕緣性和防濕性的材料，可以使用環(huán)氧樹脂、紫外線固化樹脂、丙烯酸類樹脂、聚異丁烯樹脂、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)、離聚物樹脂、陶瓷、各種可溶樹脂等等。另外，可以使用各種焊接方法。此外，當(dāng)需要用于注入電解質(zhì)組合物溶液的注入口時，除了吸附有染料的半導(dǎo)體電極上或與其相對的對向電極部分，注入口的位置沒有特別限制。注入方法沒有特別限制，但優(yōu)選的是將液體注入先前密封并與溶液注入口形成的腔室內(nèi)部的方法。此時，將數(shù)滴溶液滴加到注入口上并利用毛細(xì)現(xiàn)象注入溶液的方法方便易行。此外，溶液注入操作可任選地在減壓或加熱條件下進(jìn)行。在溶液被完全注入之后，去除注入口殘留的溶液，然后將注入口密封。對密封方法沒有特別限制，但如果需要，可以通過用密封劑粘接玻璃板或塑料基板來進(jìn)行密封?；蛘?，對于使用聚合物等的凝膠狀電解質(zhì)或完全固態(tài)的電解質(zhì)，通過鑄造方法蒸發(fā)和去除吸附有染料的半導(dǎo)體電極上的包含電解質(zhì)組合物和增塑劑的聚合物溶液。在完全去除增塑劑之后，以與上述方法相同的方式進(jìn)行密封。此密封優(yōu)選使用真空密封機(jī)等在惰性氣氛中或在減壓下進(jìn)行。密封之后，為了使半導(dǎo)體電極中充分浸潤電解質(zhì)，可選地進(jìn)行加熱或加壓操作。可以根據(jù)用途將染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件制成各種形狀，對其形狀沒有特別限制。最典型地，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件被構(gòu)造成染料增感型太陽能電池。然而，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件并不限于光增感型太陽能電池，還可以是染料增感型傳感器?；旧?，電子設(shè)備可以是包括便攜式和固定式的任何設(shè)備。具體示例包括移動電話、移動設(shè)備、自動機(jī)械、個人計算機(jī)、車載儀器和各種家用電器。此時，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件例如是用作這種電子設(shè)備的功率源的染料增感型太陽能電池。半導(dǎo)體電極并不總是局限于那些用于染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電機(jī)，還可以用作其它用途。本發(fā)明的第六方面提供了一種在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向由極，間縣有電解席層的光電鮭稱惡件.苴特征沐干，所沭^蚪敘衽名種-、'、—一Z、I~4/UI/Z、/*"~^門呻ZI、tP乂、MHII,Z、I—I'.-■_i_~，//"I*、.Z1、II*■"VI~t__,I染料，并且至少兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。本發(fā)明的第七方面提供了一種制造在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的多種染料的染料溶液中，使所述多種染料中的至少兩種染料吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。本發(fā)明的第八方面提供了一種使用在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備，其特征在于所述染料包括多種染料，并且所述多種染料中的至少兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。本發(fā)明的第九方面提供了一種吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極，其特征在于所述染料包括多種染料，并且所述多種染料中的至少兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。本發(fā)明的第十方面提供了一種制造吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的多種染料的染料溶液中，使所述多種染料中的至少兩種染料被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。在本發(fā)明的第六到第十方面中，與本發(fā)明第一至第五方面相關(guān)的說明描述也是成立的。在如上所述的本發(fā)明中，由于至少兩種染料被吸附在半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上，因此可使每種染料的吸附量等于各種染料單獨(dú)吸附的量，并且每種染料都能吸附足夠的量。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的主要部分的剖視圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的兩種染料被吸附在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中的半導(dǎo)體微粒層的狀態(tài)的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于說明染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作的能量圖4是黑色染料和染料A的化學(xué)結(jié)構(gòu)和IPCE光譜的示意圖5是N719的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例和對比例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的IPCE光譜的示意圖7是現(xiàn)有的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的主要部分的剖視圖8是用于說明現(xiàn)有的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作的能量圖9是典型染料的光吸收特性的示意圖。具體實施例方式下面參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。另外，在附圖中，相同或相應(yīng)的部分具有相同的標(biāo)記。圖1示出了根據(jù)一種實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。如圖1所示，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的結(jié)構(gòu)通常包括形成在由玻璃等制成的透明基板1上的包含例如FTO的透明電極2，在透明電極2上形成的吸附有增感染料的半導(dǎo)體微粒層3，對向電極5(包括形成在基板4上并且彼此相對的例如由FTO制成的電極5a和諸如鉑層的導(dǎo)電層5b)，以及填充在半導(dǎo)體微粒層3與對向電極5之間的包括含有諸如1713—的氧化/還原物質(zhì)(氧化還原對)有機(jī)電解液的電解質(zhì)層6。電解質(zhì)層6被圖中未示出的預(yù)設(shè)的密封構(gòu)件密封。在透明電極2與對向電極5之間連接外部電路。作為半導(dǎo)體微粒層3，使用燒結(jié)諸如Ti02的半導(dǎo)體微粒所形成的多孔層，但不限于此。增感染料被吸附在構(gòu)成半導(dǎo)體微粒層3的半導(dǎo)體微粒的表面上。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的特征是，在半導(dǎo)體微粒層3中，作為增感染料的兩種染料被吸附半導(dǎo)體微粒層3的表面上彼此不同的部位上，例如構(gòu)成半導(dǎo)體微粒層3的半導(dǎo)體微粒上的結(jié)晶面指數(shù)彼此不同的結(jié)晶面上。下面參照圖2進(jìn)行解釋。圖2示出了半導(dǎo)體微粒層3表面上存在的結(jié)晶面指數(shù)彼此不同的兩個區(qū)域3a和3b。例如，區(qū)域3a是結(jié)晶面指數(shù)為(100)的結(jié)晶面，區(qū)域3b是結(jié)晶面指數(shù)為(110)的結(jié)晶面。實際上，在構(gòu)成半導(dǎo)體微粒層3的半導(dǎo)體微粒表面上形成有結(jié)晶面指數(shù)彼此不同的多個面，這些面可以是區(qū)域3a、3b。此時，兩種染料中的一種例如被吸附在區(qū)域3a上，另一種例如被吸附在區(qū)域3b上。以此方式，可使兩種染料的吸附量等于單獨(dú)吸附每種染料時的吸附量，并且可以充分地增加每種染料的吸附量。接下來，描述制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法。首先，制備透明基板1，在透明基板1上形成透明電極2。接著，將其中分散有半導(dǎo)體微粒的糊狀分散體以預(yù)定的間隔(厚度)涂覆在透明電極2上。然后，通過將透明基板1加熱至預(yù)定溫度來燒結(jié)半導(dǎo)體微粒，從而形成半導(dǎo)體微粒層3。然后，將形成有半導(dǎo)體微粒層3的透明基板1浸漬在包含兩種染料的染料溶液中，以使兩種染料被吸附在半導(dǎo)體微粒層3上。此時，由于兩種染料被分別特異性地吸附在半導(dǎo)體微粒層3表面上的彼此不同的部位，因此吸附彼此獨(dú)立地發(fā)生并且吸附部位互不干涉。因此，形成其中吸附有兩種染料的半導(dǎo)體微粒層3。另一方面，獨(dú)立地制備基板4，在其上形成電極5a和導(dǎo)電層5b以形成對向電極5。然后，布置透明基板1和基板4，以使半導(dǎo)體微粒層3和對向電極5以預(yù)定距離彼此相對，該距離例如是1-100/mi，優(yōu)選1-50jum，通過使用預(yù)定的密封構(gòu)件形成用于密封電解質(zhì)層6的間隔，然后通過預(yù)先形成的液體注入口將電解質(zhì)層6注入該間隔中。之后，關(guān)閉液體注入口。如此制造成染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。參照圖3所示的能量圖來描述染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的工作原理。然而，圖3考慮的是以下情形使用FTO作為透明電極2的材料，黑色染料和染料A分別作為兩種染料7a、7b，Ti02作為半導(dǎo)體微粒層3的材料，1713—作為氧化/還原物質(zhì)。在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中，當(dāng)光從透明基板191一側(cè)入射時，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件作為使用對向電極5為正極而透明電極2為負(fù)極的電池工作。其原理如下所述。艮口，當(dāng)染料7a、7b吸收穿透了透明基板l和透明電極2的光子時，染料7a、7b中的電子受激從基態(tài)(HOMO)躍遷到激發(fā)態(tài)(LUMO)。在此情況下，與僅使用一種染料的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件相比，由于使用了兩種染料7a、7b(例如黑色染料和染料A)，可以以更高的光吸收率吸收更寬范圍的波長。處于激發(fā)態(tài)的電子移動到半導(dǎo)體微粒層3的導(dǎo)帶，穿過半導(dǎo)體微粒層3，到達(dá)透明電極2。此時，由于所述兩種染料7a、7b(例如黑色染料和染料A)包括最小激發(fā)能彼此明顯不同的染料，因此這些染料7a、7b不能降低彼此之間的量子收率，并且這些染料7a、7b所導(dǎo)致的光電轉(zhuǎn)換功能得到增強(qiáng)從而極大地提高了產(chǎn)生的電流量。另一方面，失去了電子的染料7a、7b根據(jù)下列反應(yīng)從還原劑(即，電解質(zhì)層6中的r)獲取電子，從而形成氧化劑(即電解質(zhì)層6中的13—(12與r的結(jié)合體))2r—I2+2e-i2+r—13-由此生成的氧化劑通過擴(kuò)散到達(dá)對向電極5，然后根據(jù)上述反應(yīng)的逆反應(yīng)從對向電極獲取電子，并被還原成初始狀態(tài)的還原劑V—i2+rI2+2e-—2r從透明電極2送出到外部電路的電子在外部電路中做電功，然后返回到對向電極5。以這種方式，光能被轉(zhuǎn)換成電能而不在染料7a、7b或電解質(zhì)層106中留下任何變化。圖4是示出了具有最高的性能改善效果的黑色染料(圖4A)和染料A(圖4B)組合中的每種染料的結(jié)構(gòu)式和IPCE(入射光子-電流轉(zhuǎn)換效率)光譜的示意圖。從圖4和前面提到的圖9可以看出，短波長區(qū)的光吸收存在以下關(guān)系作為基本染料的黑色染料的光吸收不足，而作為輔助染料的染料A對其進(jìn)行補(bǔ)充。此外，對于黑色染料，吸收峰值波長出現(xiàn)在400nm以上的波長區(qū)，吸收波長區(qū)的長波長側(cè)末端出現(xiàn)在860nm左右，而對于染料A，吸收峰值波長出現(xiàn)在400nm以下的波長區(qū)，吸收波長區(qū)的長波長側(cè)末端出現(xiàn)在480nm左右。這表明，兩種染料的帶隙能差異很大。如果黑色染料和染料A混合存在于半導(dǎo)體微粒層3上，則光電轉(zhuǎn)換效率并不像已知的實例那樣下降。這是因為兩種染料在半導(dǎo)體微粒層3表面上的彼此不同部位上都被吸附了足夠的量，而且兩種染料的帶隙能差異很大，所以染料之間較少發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。圖3的能量圖示出了染料A的光電轉(zhuǎn)換效率在染料7a、7b包括黑色染料和染料A的體系中得到提高的機(jī)理。如上文所述，當(dāng)各種染料分別吸收光子時，染料中的電子從基態(tài)(HOMO)激發(fā)到激發(fā)態(tài)(LUMO)。在此體系中，處于激發(fā)態(tài)的染料A的電子躍遷到半導(dǎo)體微粒層3的導(dǎo)帶的路線有兩類。即，直接路線8，直接從染料A的激發(fā)態(tài)躍遷到半導(dǎo)體微粒層3的導(dǎo)帶；間接路線9，染料A的受激電子首先躍遷到黑色染料的低能級的激發(fā)態(tài)，然后從黑色染料的激發(fā)態(tài)躍遷到半導(dǎo)體微粒層3的導(dǎo)帶。由于間接路線9的作用，在黑色染料共同存在的體系中，染料A的光電轉(zhuǎn)換效率得到提高。下面描述染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的實施例。實施例Ti02微粒被用作半導(dǎo)體微粒。參見HironoriArakawa，"RecentAdvancesinResearchandDevelopmentforDye-SensitizedSolarCells"(CMC)第45-47頁(2001)的方法如下所述制造Ti02的微粒分散于其中的糊狀分散體。在室溫下，邊攪拌邊將125mL的異丙氧化鈦緩慢滴加到750mL的0.1M的硝酸水溶液中。滴加完成之后，將溶液轉(zhuǎn)移到8(TC的熱穩(wěn)定液槽，攪拌8小時，得到渾濁的半透明溶膠溶液。然后，將溶膠溶液冷卻至室溫，用玻璃過濾器過濾，測量其量為700mL。將得到的溶膠溶液移至高壓釜，在22(TC下水熱處理12小時，然后通過進(jìn)行超聲處理1小時來實現(xiàn)分散處理。然后，利用4(TC的蒸發(fā)器濃縮該溶液，以使Ti02含量為20wt%。向經(jīng)濃縮的溶膠溶液中，添加相對于糊狀分散體中的Ti02為20wt。/。的聚乙二醇(分子量為500000)和相對于糊狀分散體中的Ti0221為30wt。/。的粒徑為200nm的銳鈦礦型的Ti02，然后使其在攪拌除泡器中均勻混合，得到粘度增加的Ti02糊狀分散體。接下來，在通過刮涂法將如上得到的Ti02糊狀分散體涂覆到FTO基板上(尺寸5mmX5mm，間隙200^m)之后，在50(TC下保持30分鐘，并在FTO基板上燒結(jié)Ti02。然后，將0.1M的TiCU水溶液滴加到經(jīng)燒結(jié)的Ti02薄膜上，在室溫下保持15小時后，進(jìn)行清潔，然后在50(TC下再次燒結(jié)30分鐘。接著，去除如上制備的Ti02燒結(jié)產(chǎn)品中的雜質(zhì)，然后通過紫外線輻射裝置進(jìn)行紫外線曝光30分鐘以提高活性。接著，將充分純化的25.5mg的黑色染料和3.2mg的染料A溶解在50mL的乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑中。然后，在室溫下將半導(dǎo)體電極浸漬在染料溶液中72小時以吸附染料。用乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑和乙腈先后清洗半導(dǎo)體電極，然后在暗處干燥。將50nm厚的Cr和100nm厚的Pt依次濺射到之前形成有0.5mm的液體注入口的FTO基板上，然后在其上噴涂氯鉑酸的異丙醇(IPA)溶液，在385"下加熱15分鐘，將其用作對向電極。接著，將如上形成的吸附染料的Ti02微粒層(即染料增感型半導(dǎo)體電極)的Ti02表面與對向電極的Pt表面彼此相對設(shè)置，并用30/mi厚的離聚物樹脂薄膜和可紫外線固化的丙烯酸樹脂密封所述電極的外周。另一方面，將0.030g的碘化鈉(Nal)、1.0g的l-脯氨?；?2,3-二甲基咪唑鑰碘化物、o.lg的碘(12)和0.054g的4-叔丁基吡啶溶解在2g的甲氧基乙腈中，從而制備電解質(zhì)組合物。用液體進(jìn)料泵將該溶液混合物從先前制得的器件的液體注入口注入，并通過減壓清除器件內(nèi)部的氣泡。然后，用離聚物薄膜、丙烯酸樹脂和玻璃基板來密封液體注入口，得到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。為了估算染料的吸附量，首先將經(jīng)染料吸附的半導(dǎo)體電極浸漬在無水乙酸中，并在3(TC下靜置1小時以使僅僅染料A被浸出。然后，將其浸漬在0.1N的氫氧化鈉水溶液中以使黑色染料立即被浸出。基于各個溶液的摩爾吸光系數(shù)計算染料吸附量。對比例A以與實施例中相同的方式制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，只是僅有染料A被吸附到半導(dǎo)體電極上。艮口，將3.2mg的染料A溶解在50mL的乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑中。然后，在室溫下將上述半導(dǎo)體電極浸漬在染料溶液中12小時以吸附染料。用乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑和乙腈先后清洗半導(dǎo)體電極，然后在暗處干燥。為了估算染料的吸附量，將經(jīng)染料吸附的半導(dǎo)體電極浸漬在無水乙酸中，并在3(TC下靜置1小時以使染料A被浸出?；谌玖螦在無水乙酸中的摩爾吸光系數(shù)計算染料吸附量。對比例B以與實施例中相同的方式制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，只是僅有黑色染料被吸附到半導(dǎo)體電極上。艮卩，將充分純化的13.6mg的黑色染料溶解在50mL的乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑中。然后，在室溫下將上述半導(dǎo)體電極浸漬在染料溶液中72小時以吸附染料。用乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑和乙腈先后清洗半導(dǎo)體電極，然后在暗處干燥。為了估算染料的吸附量，將經(jīng)染料吸附的半導(dǎo)體電極浸漬在0.1N的氫氧化鈉水溶液中，以使黑色染料立即被浸出?；诤谏玖显?.1N的氫氧化鈉水溶液中的摩爾吸光系數(shù)計算染料吸附量。對比例C以與實施例中相同的方式制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，只是僅有染料N719被吸附到半導(dǎo)體電極上。艮口，將充分純化的17.8mg的N719溶解在50mL的乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑中。然后，在室溫下將上述半導(dǎo)體電極浸漬在染料溶液中72小時以吸附染料。用乙腈:叔丁醇(1:1)的混合溶劑和乙腈先后清洗半導(dǎo)體電極，然后在暗處干燥。為了估算染料的吸附量，將經(jīng)染料吸附的半導(dǎo)體電極浸漬在0.1N的氫氧化鈉水溶液中，以使N719立即被浸出?；贜719在0.1N的氫氧化鈉水溶液中的摩爾吸光系數(shù)計算染料吸附量。對于如上制造的實施例和對比例A-C的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，測量了模擬陽光照射(AM1.5，100mW/cm2)下的I(電流)-V(電壓)曲線的開路電壓(Voc)、短路電流(Jsc)、填充因子(ff)和光電轉(zhuǎn)換效率。測量結(jié)果示于表1。染料吸附量的結(jié)果示于表2。此外，IPCE測量結(jié)果示于圖6。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>從表1可以看出，與僅使用一種染料的對比例A-C的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件相比，在使用包括黑色染料和染料A的兩種染料的實施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件中，光電轉(zhuǎn)換效率顯著提高。從表2可以看出，實施例中的兩種染料(即黑色染料和染料A)中的每種染料的吸附量基本上等于黑色染料和染料A單獨(dú)吸附時的吸附量?；谌玖衔搅康臏y量結(jié)果，可以認(rèn)為，黑色染料和染料A被分別吸附在半導(dǎo)體電極表面的不同部位上。從圖6的IPCE測量結(jié)果可以看出，與對比例A-C相比，實施例在更寬的波長區(qū)內(nèi)得到了更大的IPCE。如以上實施方式所述，增感染料7a、7b被吸附在半導(dǎo)體微粒層3的表面上的彼此不同的部位，因此染料7a、7b中每一種的吸附量可以等于染料7a、7b單獨(dú)吸附的吸附量，從而能夠獲得高性能的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，該器件與僅使用一種染料的現(xiàn)有染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件相比具有更高的光吸收率和光電轉(zhuǎn)換效率。盡管以上針對一種實施方式和實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不應(yīng)受限于上述實施方式和實施例，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思進(jìn)行各種改進(jìn)。例如，上述實施方式和實施例中涉及的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、形狀、材料、原料、工藝等僅為示例性，還可以采用其它的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、形狀、材料、原料、工藝等。根據(jù)本發(fā)明，由于兩種染料在帶隙能和吸收波長區(qū)方面存在差異，半導(dǎo)體電極可以吸附足夠量的每種染料，因此可以獲得光吸收率高且光電轉(zhuǎn)換效率高的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。因此，可以通過使用這種高性能的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件來獲得高性能的電子設(shè)備。權(quán)利要求1.一種在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。2.如權(quán)利要求1所述的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述半導(dǎo)體電極包括半導(dǎo)體微粒。3.如權(quán)利要求2所述的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述半導(dǎo)體微粒包括氧化鈦。4.如權(quán)利要求3所述的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述兩種染料包括三(異硫氰酸酯)-釕(II)-2,2，:6，，2"-三聯(lián)吡啶-4,4，,4"-三羧酸和2-氰基-3-[4-[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]-1,2，3,3^4，81>六氫環(huán)戊[13]吲哚-7-基]-2-丙烯酸。5.如權(quán)利要求3所述的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述兩種染料包括三(異硫氰酸酯)-釕(II)-2，2，:6，,2"-三聯(lián)吡啶-4，4，,4"-三羧酸和雙(2,2，-聯(lián)吡啶基-4,4，-二羧酸)-釕(II)-2-四丁基銨配合物。6.—種制造在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的兩種染料的染料溶液中，使所述兩種染料吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。7.如權(quán)利要求6所述的制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體電極包括半導(dǎo)體微粒。8.如權(quán)利要求7所述的制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體微粒包括氧化鈦。9.如權(quán)利要求8所述的制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于所述兩種染料包括三(異硫氰酸酯)-釕(11)-2,2，:6，,2"-三聯(lián)吡啶-4,4，，4"-三羧酸和2-氰基-3-[4-[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]-l,2,3,3a,4，8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚-7-萄-2-丙烯酸。10.如權(quán)利要求8所述的制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于所述兩種染料包括三(異硫氰酸酯)-釕(11)-2,2，:6，，2"-三聯(lián)吡啶-4,4，,4"-三羧酸和雙(2,2，-聯(lián)吡啶基-4，4，-二羧酸)-釕(n)-2-四丁基銨配合物。11.一種使用在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。12.—種吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極，其特征在于所述染料包括兩種染料，并且所述兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。13.—種制造吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的兩種染料的染料溶液中，使所述兩種染料吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。14.一種在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其特征在于所述染料包括多種染料，并且所述多種染料中的至少兩種染料被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。15.—種制造在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的多種染料的染料溶液中，使所述多種染料中的至少兩種染料被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。16.—種使用在吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極與對向電極之間具有電解質(zhì)層的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備，其特征在于所述染料包括多種染料，并且所述多種染料中的至少兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。17.—種吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極，其特征在于所述染料包括多種染料，并且所述多種染料中的至少兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。18.—種制造吸附有增感染料的半導(dǎo)體電極的方法，其特征在于通過將所述半導(dǎo)體電極浸漬在包含作為所述染料的多種染料的染料溶液中，使所述多種染料中的至少兩種染料被吸附到所述半導(dǎo)體電極的表面上彼此不同的部位上。全文摘要一種在半導(dǎo)體電極(3)與對向電極(5)之間具有電解質(zhì)層(6)的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件，其中半導(dǎo)體電極(3)例如包括吸附有增感染料的半導(dǎo)體微粒，使用兩種染料作為所述染料，并且所述兩種染料被吸附在所述半導(dǎo)體電極(3)的表面上彼此不同的部位上。半導(dǎo)體微粒例如包括TiO₂。使用例如三(異硫氰酸酯)-釕(II)-2，2’:6’，2”-三聯(lián)吡啶-4，4’，4”-三羧酸和2-氰基-3-[4-[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]-1，2，3，3a，4，8b-六氫環(huán)戊[b]吲哚-7-基]-2-丙烯酸作為兩種染料。本發(fā)明還提供了一種與使用一種高純度的染料的情況相比能夠獲得更高的光吸收率和光電轉(zhuǎn)換效率的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件(例如染料增感型太陽能電池)，以及這種器件的制造方法。文檔編號H01M14/00GK101595594SQ200880003218公開日2009年12月2日申請日期2008年5月12日優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日發(fā)明者米屋麗子,諸岡正浩,鈴木祐輔申請人:索尼株式會社