專利名稱：：光電纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般說來涉及光電裝置領(lǐng)域，更確切地說涉及光電纖維。
背景技術(shù)：
：由液態(tài)電解質(zhì)過濾網(wǎng)和涂覆有染料并燒結(jié)的二氧化鈦所構(gòu)成的薄膜太陽能電池凈皮瑞士聯(lián)邦工程學(xué)院的MichaelGratzel博士和其合作者開發(fā)出來。這些光電裝置屬于通常涉及的染料敏化型太陽能電池("DSSCs")類。按照慣例，DSSCs的制造要求較高的溫度(>約400°C)燒結(jié)處理以實(shí)現(xiàn)毫微微粒之間充分的相互連接并提高毫微微粒和透明基板之間的附著力。盡管Gratzel的光電池生產(chǎn)需要相對昂貴的原材料，制造這些電池使用高溫?zé)Y(jié)工藝限定了電池的基板為剛性的透明材料，例如玻璃，從而限制了其生產(chǎn)是間歇式的。另外，從商業(yè)，工業(yè)，農(nóng)業(yè)和/或軍事上的應(yīng)用來說，剛性的基板排除了這些DSSCs可合并到柔性的覆層中的可能。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，通過提供制造成柔軟纖維或在柔軟纖維上制造的光電池而提出已有技術(shù)的不足。另外，本發(fā)明提供一種光電池及一種生產(chǎn)光電池的方法，這有利于通過連續(xù)的生產(chǎn)過程來將光電材料制造成纖維。根據(jù)本發(fā)明，柔軟的光電纖維可以混入到柔軟的布或紡織品中。根據(jù)本發(fā)明的一方面提供一種光電材料，該光電材料包括具有外表面的纖維，透光的電導(dǎo)體，光敏化的毫微基質(zhì)材料和載電荷材料，其中光敏化的毫微基質(zhì)材料和載電荷材料設(shè)置在纖維芯線的外表面和透光的電導(dǎo)體兩者之間。在光電材料的一個實(shí)施例中，纖維芯線具有小于大約300。C的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。在另一個實(shí)施例中，纖維芯線具有在約25。C至約150'C范圍內(nèi)的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。在光電材料的各個實(shí)施例中，纖維芯線包括柔軟的聚合材料(例如聚對苯二曱酸乙二醇酯)、亞麻、棉花、羊毛、絲綢、尼龍和它們的混合物。在各個實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料包括毫微微粒或異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。光敏化的毫微基質(zhì)材料可以包括一種類型的或多種類型的互聯(lián)的金屬氧化物毫微微粒，還可以包括光敏劑。光敏劑可以是染料或有機(jī)分子，例如黃噤呤、花青、部花青、酞菁染料或吡咯。在一個實(shí)施例中，載電荷材料包括電解質(zhì)或氧化還原系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明在這方面的一個實(shí)施例，光電材料包括設(shè)置在外表面和透光電導(dǎo)體兩者之間的催化介質(zhì)。例如催化介質(zhì)可以是鉑。在另一實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料包括具有平均尺寸在大約2nm至大約100nm范圍內(nèi)的微粒，舉個例子來說，在大約lOnm到40nm的范圍內(nèi)。在光電材料的一個實(shí)施例中，纖維芯線是基本電絕緣的。在另一個實(shí)施例中，纖維芯線是基本的電導(dǎo)體。光電材料可以包括內(nèi)置的電導(dǎo)體，該內(nèi)置的電導(dǎo)體設(shè)置在纖維芯線的外表面上。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括光電材料。在另一個實(shí)施例中，柔軟的織物是用光電材料制成。在另一個方面，本發(fā)明提供一種光電材料，該光電材料包括纖維芯線，該纖維芯線具有外表面、大約小于300'C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度和設(shè)置在纖維外表面上的光轉(zhuǎn)換材料。在一個實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料包括光敏化的毫微基質(zhì)材料和載電荷材料。光轉(zhuǎn)換材料可以具有設(shè)置在纖維芯線的外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體。在另一個方面，本發(fā)明提供一種光電材料，包括(l)具有外表面和直徑小于約500pm的纖維芯線，及(2)設(shè)置在纖維芯線外表面上的光轉(zhuǎn)換材料。在光電材料的一個實(shí)施例中，纖維芯線具有大約小于250pm的直徑。在另一個實(shí)施例中，纖維芯線具有大約小于125lim的直徑。纖維芯線可以具有約小于300。C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。在一個實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料包括光敏化的毫微基質(zhì)材料和載電荷材料。光轉(zhuǎn)換材料還可以具有設(shè)置在纖維芯線外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體。在另一方面，本發(fā)明提供一種光電材料，該光電材料包括具有外表面的纖維芯線，設(shè)置在外表面上的光轉(zhuǎn)換材料及包裹該光轉(zhuǎn)換材料的電導(dǎo)體。在光電材料的一個實(shí)施例中，纖維芯線具有大約小于300°C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。在另一個實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料包括光敏化的毫微基質(zhì)材料和載電荷材料。光轉(zhuǎn)換材料還可以包括設(shè)置在纖維芯線外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體。在另一個方面，本發(fā)明提供一種形成光電纖維的方法。該方法包括提供具有外表面的纖維芯線，將光敏化的毫微基質(zhì)材料涂覆到纖維芯線的外表面上，并將涂覆有光敏化的毫微基質(zhì)材料的纖維芯線、載電荷材料和對電極設(shè)置在保護(hù)層中來形成光電纖維。設(shè)置的步驟可以包括將涂覆有光敏化的毫微基質(zhì)材料的纖維芯線、載電荷材料和對電極插入到保護(hù)層中以形成光電纖維和/或?qū)⒈Ｗo(hù)層裹敷在涂覆有光敏化的毫微基質(zhì)材料的纖維芯線、載電荷材料和對電極上以形成光電纖維。在另一方面，本發(fā)明提供一種光電纖維，該光電纖維包括具有外表面的纖維芯線，涂覆在纖維芯線外表面上的光敏化的毫微基質(zhì)材料和保護(hù)層。涂覆有光敏化的毫微基質(zhì)材料的纖維芯線，載電荷材料和對電極被設(shè)置在保護(hù)層中。在一個實(shí)施例中，纖維芯線是基本的電導(dǎo)體?；蛘?，纖維芯線可以是基本的電絕緣體并包括設(shè)置在電絕緣的纖維芯線上的內(nèi)置電導(dǎo)體。在一個實(shí)施例中，保護(hù)層包括柔性的聚合材料。光敏化的毫微基質(zhì)材料可以包括毫微微粒，例如鈦的氧化物、鋯的氧化物、鋅的氧化物、鵠的氧化物、鈮的氧化物、鑭的氧化物、錫的氧化物、鋱的氧化物、鉭的氧化物及它們的混合物。在一個實(shí)施例中，對電極是鉤。載電荷材料可以是氧化還原電解質(zhì)。本發(fā)明的其他方面及優(yōu)點(diǎn)將從下面的附圖、詳細(xì)的描述及權(quán)利要求中給出說明，所有的這些僅僅是通過示例來說明本發(fā)明的原理。本發(fā)明上文所描述的和其他目標(biāo)、特征及優(yōu)點(diǎn)將通過對下文中所描述的各個說明性實(shí)施例并結(jié)合附圖而有更完全的理解。在附圖中，在不同附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常表示同一部件。對附圖按比例繪制是沒有必要的，而重點(diǎn)通常是說明本發(fā)明的原理。圖1A-1D所示為根據(jù)本發(fā)明包括導(dǎo)電纖維芯線的光電材料的各個說明性實(shí)施例的截面圖；圖2A-2D所示為根據(jù)本發(fā)明包括導(dǎo)電纖維芯線和催化介質(zhì)層的光電材料的各個說明性實(shí)施例的截面圖；圖3A-3D所示為根據(jù)本發(fā)明包括絕緣纖維芯線的光電材料的各個說明性實(shí)施例的截面圖；圖4A-4D所示為根據(jù)本發(fā)明包括絕緣纖維芯線和催化介質(zhì)層的光電材料的各個說明性實(shí)施例的截面圖；圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的包括導(dǎo)電纖維芯線和埋入到電導(dǎo)體中的金屬絲的光電材料的一個說明性實(shí)施例的截面圖；圖6A和6B所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例的包括光電池的柔軟纖維的形成；圖6C所示為利用圖6A和6B中所描述的方法制成的示例性光電材料的截面圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，呈纖維狀態(tài)的光電池的示例性實(shí)施例；圖8A-8C所示為根據(jù)本發(fā)明的各個說明性實(shí)施例，這些實(shí)施例來示范光電纖維的電連接以形成柔軟的紡織物；圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例由光電材料形成的示例性光電紡織物；圖10所示為根據(jù)本發(fā)明雙部件光電網(wǎng)狀物的說明性實(shí)施例；圖11所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例，利用連續(xù)的生產(chǎn)工藝形成包括光電材料的柔軟纖維的示意性方法；圖12所示為依照本發(fā)明金屬M(fèi)氧化物毫微微粒聚合連接劑的說明性實(shí)施例示意性的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖13所示為根據(jù)本發(fā)明的金屬M(fèi)氧化物毫微微粒聚合連接劑的另一個說明性實(shí)施例示意性的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖14A所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例，聚合鏈相互連接的毫微微粒薄膜的示意性化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖14B所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例連接到氧化物基板層上的圖14A中的相互連接的毫微微粒薄膜；圖15所示為聚(鈦酸正丁酯)的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖16A所示為根據(jù)本發(fā)明的與聚(鈦酸正丁酯)相連接的二氧化鈦毫微微粒薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖16B所示為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，連接到氧化物基板層上的圖16A中的互相連接的二氧化鈦毫微微粒薄膜；圖17所示為根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，通過Li+離子與可絡(luò)合的聚(4-乙烯基吡啶)化合物的絡(luò)合反應(yīng)來生成的凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖18所示為根據(jù)本發(fā)明另一個說明性實(shí)施例與聚氧化乙烯鏈段絡(luò)合的鋰離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖19A-19C所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例的示例性共敏化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖20A-20B所示為根據(jù)本發(fā)明說明性實(shí)施例的共敏化劑的附加的示意性化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖21所示為二苯胺笨曱酸的吸收圖；圖22所示為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體底層覆層的涂覆層說明性實(shí)施例；圖23所示為根據(jù)本發(fā)明的示例性光電纖維的截面圖。具體實(shí)施方式A.光電纖維圖1A-1D所示為光電纖維100a,100b,100c和100d(統(tǒng)示為"100")的各個說明性實(shí)施例，其中每一個光電纖維都包括導(dǎo)電的纖維芯線102,主要光透過的電導(dǎo)體106和光轉(zhuǎn)換材料110,該光轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在導(dǎo)電的纖維芯線102和主要光透過的電導(dǎo)體106兩者之間。此處所使用的術(shù)語"主要光透過的電導(dǎo)體"涉及這樣的電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體適合透過實(shí)際波長范圍內(nèi)照射在電導(dǎo)體上的入射可見光的至少大約60%。導(dǎo)電的纖維芯線102可以采用多種形式。在圖1A中所示的實(shí)施例中，導(dǎo)電的纖維芯線102是基本實(shí)心的。圖IB中所示的導(dǎo)電的纖維芯線102是基本中空的。根據(jù)圖1C-1D的說明性實(shí)施例，光轉(zhuǎn)換材料110包括光敏化的毫微基質(zhì)材料112和載電荷材料115。載電荷材料115可以形成點(diǎn)綴有光敏化的毫微基質(zhì)材料112的層或?qū)烧呦鄰?fù)合的層。根據(jù)圖1C,光敏化的毫微基質(zhì)材料112與導(dǎo)電的纖維芯線102相鄰接。根據(jù)圖1D,載電荷材料115與導(dǎo)電的纖維芯線102相鄰接。圖2A-2D所示為光電纖維200a,200b,200c和200d(統(tǒng)示為"200")的各個說明性實(shí)施例，其中每一個光電纖維都包括導(dǎo)電的纖維芯線202,主要光透過的電導(dǎo)體206和光轉(zhuǎn)換材料210,其中光轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在導(dǎo)電的纖維芯線202和主要光透過的電導(dǎo)體206兩者之間。導(dǎo)電的纖維芯線202可以是基本實(shí)心的或者是基本中空的。根據(jù)圖2A-2D的說明性實(shí)施例，光轉(zhuǎn)換材料210包括光敏化的毫微基質(zhì)材料212和載電荷材料215。載電荷材料215可以形成點(diǎn)綴有光敏化的毫微基質(zhì)材料212的層或兩者相復(fù)合的層。光電纖維200還包括催化介質(zhì)221,其設(shè)置與載電荷材料215相鄰接，以利于來自主要光透過的電導(dǎo)體206和導(dǎo)電的纖維芯線202至載電荷材料215的電荷的傳輸或電流的傳輸。圖2A中所示的光電纖維200a，其光轉(zhuǎn)換材料210設(shè)置在催化介質(zhì)221和導(dǎo)電的纖維芯線202兩者之間。在該說明性實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料212與導(dǎo)電的纖維芯線202相鄰接。在圖2B中所描述的光電纖維200b中，催化介質(zhì)221設(shè)置在導(dǎo)電的纖維芯線202和光轉(zhuǎn)換材料210兩者之間。在圖2C中，光電纖維200c包括具有保護(hù)層224的光電纖維200a,該保護(hù)層設(shè)置在主要光透過的電導(dǎo)體206的至少一部分上。在圖2D中，光電纖維200d包括具有保護(hù)層224的光電纖維200b，該保護(hù)層224設(shè)置在主要光透過的電導(dǎo)體206的至少一部分上。盡管圖1和圖2中所示的導(dǎo)電的纖維芯線102和202及合成光電纖維100和200呈現(xiàn)為具有基本圓形的截面，但是它們的截面并不完全限定為圓形。其他對導(dǎo)電纖維芯線102和202及光電纖維100和200來說其合適的截面形狀包括如基本的正方形、矩形、橢圓形、三角形、梯形、多邊形、弓形及甚至為不規(guī)則性狀。另外導(dǎo)電的纖維芯線102和202可以是單股纖維或多股纖維(舉個例子來說如兩股纖維)。根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，導(dǎo)電的纖維芯線102和202可以具有較寬范圍的粗度。纖維的粗度是可以選擇的，例如基于需要的強(qiáng)度，柔韌程度，電流的運(yùn)輸能力，電壓承受能力，成本，制成紡織物的難易及外觀，或另外的一些因素來選擇。導(dǎo)電的纖維芯線102和202的粗度范圍可以從纖維絲(大約IOOA)到人的頭發(fā)絲(大約125pm)再到繩子的粗度(大約lcm)。在另外的說明性實(shí)施例中，導(dǎo)電的纖維芯線102和202的粗度介于大約1|im和大約lO(im之間。在另外類型的說明性實(shí)施例中，導(dǎo)電的纖維芯線102和202的粗度介于大約75)Lim和大約1000pm之間。有很多材料適合用來制作導(dǎo)電的纖維芯線102和202。這些材料包括例如金屬，金屬氧化物，導(dǎo)電聚合物及填充聚合物。合適的金屬材料包括銅、銀、金、鉑、鎳、鈀、鐵、鈦及它們的合金，但并非限定為這些。適合的金屬氧化物包括氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化錫、氧化錫、氧化鋅等，但是并非限定為這些。合適的導(dǎo)電聚合物包括，聚苯胺和摻有五氟化砷的聚乙炔，但并非限定為這些。填充聚合物包括填充了富勒烯的聚合物和填充了碳黑的聚合物。在各個說明性實(shí)施例中，光電纖維100和200以一種進(jìn)一步描述的方法結(jié)合到柔軟的紡織物中。導(dǎo)電的纖維芯線102和202的材料可以選擇來生產(chǎn)彩色的或者無色的纖維。因此，可以通過從各種可用的顏色中來選擇導(dǎo)電的纖維芯線102和202來制造彩色的柔軟紡織物。導(dǎo)電的纖維芯線102和202也可以是透明的，半透明的或者不透明的。舉個例子來說，導(dǎo)電的纖維芯線102和202可以是透明的且主要的光透過和/或傳導(dǎo)光線至它們各自的光轉(zhuǎn)換材料110和210上。圖3A-3D所示的光電纖維300a，300b,300c和300d(統(tǒng)示為"300")的各個說明性實(shí)施例，其中每一個光電纖維都包括電絕緣的纖維芯線302,設(shè)置在電絕緣纖維芯線302外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體304，主要光透過的電導(dǎo)體306和光轉(zhuǎn)換材料310，光轉(zhuǎn)換材料310設(shè)置在內(nèi)置電導(dǎo)體304和主要光透過的電導(dǎo)體306兩者之間。電絕緣的纖維芯線302可以具有多種形式。在圖3A中，電絕緣的纖維芯線302是基本實(shí)心的。圖3B所示的電絕緣的纖維芯線302是基本中空的。根據(jù)圖3C-3D所示，光轉(zhuǎn)換材料310包括光敏材料312和載電荷材料315。載電荷材料315可以形成點(diǎn)綴有光敏化的毫微基質(zhì)材料312的層或兩者復(fù)合在一起的層。參照圖3C,光敏化的毫微基質(zhì)材料312與內(nèi)置電導(dǎo)體304相鄰接。參照圖3D,載電荷材料315與內(nèi)置電導(dǎo)體304相鄰接。圖4A-4D所示為光電纖維權(quán)a,400b，權(quán)c和楊d(統(tǒng)示為"400")的各個實(shí)施例，其中每一個光電纖維都包括電絕緣的纖維芯線402,設(shè)置在電絕緣的纖維芯線402外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體404,主要光透過的電導(dǎo)體406和光電轉(zhuǎn)換材料410，該光電轉(zhuǎn)換材料410設(shè)置在內(nèi)置電導(dǎo)體404和主要光透過的電導(dǎo)體406兩者之間。電絕緣的纖維芯線402可以是基本實(shí)心的或者是基本中空的。根據(jù)圖4A-4D的說明性實(shí)施例，光轉(zhuǎn)換材料410包括光敏化的毫微基質(zhì)材料412和載電荷材料415。載電荷材料415可以形成點(diǎn)綴有光敏化的毫微基質(zhì)材料412的層或兩者相復(fù)合的層。光電纖維400還可以包括與載電荷材料415相鄰接的催化介質(zhì)421,以利于從主要光透過的電導(dǎo)體406和電絕緣的纖維芯線402到載電荷材料415的電荷的傳輸或電流的傳輸。在圖4A中所示的光電纖維400a,光轉(zhuǎn)換材料410設(shè)置在催化介質(zhì)421和內(nèi)置電導(dǎo)體404兩者之間。在這個說明性實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料412與內(nèi)置的電導(dǎo)體404相鄰接。圖4b中所示的光電纖維400b,其中催化介質(zhì)421設(shè)置在內(nèi)置電導(dǎo)體404和光轉(zhuǎn)換材料410兩者之間。在圖4C中，光電纖維400c包括具有保護(hù)層424的光電纖維400a，保護(hù)層424設(shè)置在主要光透過的電導(dǎo)體406的至少一部分上。在圖4D中，光電纖維400d包括具有保護(hù)層424的光電纖維400b,其保護(hù)層424設(shè)置在主要光透過的電導(dǎo)體406的至少一部分上。盡管圖3和圖4中所描述的電絕緣體的纖維芯線302和402及合成的光電纖維300和400顯示為具有基本圓形的截面，但是它們的截面并非被限定為完全的圓形。其他對電絕緣的纖維芯線302和402及光電纖維300和400來說，合適的截面形狀包括例如它們是基本的正方形、矩形、橢圓形、三角形、梯形、多邊形、弓形及甚至為不M^'j形狀。另外，電絕緣的纖維芯線302和402可以是單股的纖維或者是多股的纖維(例如為雙股纖維)。根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例，電絕緣的纖維芯線302和402可以具有較寬的粗度范圍。纖維的粗度可以基于以下的因素來選擇，例如根據(jù)所要求的強(qiáng)度、柔韌性、電流的承受能力、電壓的承受能力、成本、加工成紡織物的難易程度及外觀，或其中的另外一些因素來進(jìn)行選擇。電絕緣的纖維芯線302和402的粗度可以具有從微細(xì)絲(大約100A)至人的頭發(fā)絲(大約125lam)再至繩索(大約lcm)的范圍。在另外的說明性實(shí)施例中，電絕緣的纖維芯線302和402的粗度大約在1nm和10fxm之間。在另一類型的說明性實(shí)施例中，電絕緣的纖維芯線302和402的粗度大約介于75jim和1000|im之間。有多種材料適合用來做電絕緣的纖維芯線302和402。這些材料包括，例如玻璃，傳統(tǒng)的紡織物纖維，絕緣聚合物及塑料。適合的傳統(tǒng)紡織纖維包括亞麻、棉花、羊毛、絲綢、尼龍和它們的混合物，但并非限定為這些。適合的絕緣聚合物和塑料包括聚芳酰胺(例如來自DuPont公司的KEVLAR材料)、尼龍、聚對苯二曱酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺、聚萘二曱酸乙二醇酯(PEN)、聚合烴、纖維素或者它們的混合物。在各個說明性實(shí)施例中，光電纖維300和400被結(jié)合到柔軟的紡織物中，下面將給出詳細(xì)的描述。電絕緣的纖維芯線302和402的材料可以選擇以便生成彩色的纖維或無色的纖維。因此，通過從各種適合的顏色中選擇電絕緣纖維芯線302和402來獲得彩色的柔軟纖維。電絕緣的纖維芯線302和402還可以是透明的、半透明的或不透明的。舉個例子來說，電絕緣的纖維芯線302和402可以是透明且主要的光透過和/或傳導(dǎo)至它們各自相應(yīng)的光轉(zhuǎn)換材料310和410上。內(nèi)置的電導(dǎo)體304和404可以包含任何導(dǎo)電材料。在各個說明性實(shí)施例中，內(nèi)置的電導(dǎo)體304和404是主要光透過的部分。對內(nèi)置的電導(dǎo)體304和404來說，適合材料包括例如銅、銀、金、鉑、鎳、鈀、鐵及它們的合金，ITO及導(dǎo)電聚合材料如聚苯胺和苯胺，但并非限定為這些。在各個說明性實(shí)施例中，內(nèi)置電導(dǎo)體304和404的粗度介于大約0.5fim至5|im之間。更為可取的是，內(nèi)置電導(dǎo)體304和404的粗度介于大約0.5pm至l|im之間。在各個說明性實(shí)施例中，光電纖維100，200，300和400包括導(dǎo)電的纖維芯線102和202或者電絕緣的纖維芯線302和402,這些纖維芯線具有介于大約l(TC和大約300。C之間范圍內(nèi)的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。例如一種適合的電絕緣的纖維芯線302和402的材料為PET其具有大約為45°C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。然而，我們還要承認(rèn)并非所有適合光電纖維100,200，300和400的材料都具有玻璃轉(zhuǎn)化溫度。對這些材料來說，主要的溫度是(l)在該溫度下形成光電轉(zhuǎn)換材料110，210，310和410的材料間的相互連接斷開，和/或(2)在該溫度下光轉(zhuǎn)換材料110，210,310和410與(i)導(dǎo)電的纖維芯線102和202之間，(ii)與內(nèi)置的電導(dǎo)體304和404之間，和/或(iii)與主要透過的電導(dǎo)體106,206,306和406之間的電連接會斷開。根據(jù)圖1-4中所示的說明性實(shí)施例，主要光透過的電導(dǎo)體106，206,306和406包含透明材料，例如ITO,摻氟氧化錫，氧化錫，氧化鋅等。主要光透過的電導(dǎo)體106,206，306和406可以是彩色的或是無色的。更為可取的是，主要光透過的電導(dǎo)體106,206，306和406是清楚且透明的。此外，主要光透過的電導(dǎo)體106，206,306和406最好是形成在它們各自的光轉(zhuǎn)換材料110,210,310和410上，這樣所得到的光電纖維100,200,300和400是柔軟的。在各個i兌明性實(shí)施例中，主要光透過的電導(dǎo)體106,206，306和406的厚度至少大約l[im。光要光透過的電導(dǎo)體106,206，306和406的厚度范圍可以介于大約100nm和500nm之間。在另外的說明性實(shí)施例中，主要光透過的電導(dǎo)體106,206,306和406的厚度范圍可以介于大約150nm和300nm之間。在各個說明性實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料110,210,310和410的厚度范圍介于大約lfim至5fim之間。在另外的說明性實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料110,210,310和410的厚度范圍介于大約5jam至20pm之間。在各個說明性實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)換材料110和310包含異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。適合的異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料包括富勒烯(如C6Q)、富勒烯的微?；蛱技{米管材料。異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料可以擴(kuò)散到聚噻吩或其他一些孔型傳輸材料中。在各個說明性實(shí)施例中，異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料包含具有平均尺寸介于大約14nm和500nm之間的單獨(dú)的富勒烯和/或富勒烯微粒。其他適合的異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料的例子是包括共軛聚合物(例如聚噻吩和聚喹啉)的復(fù)合物，以及由共軛聚合物(例如聚對苯乙炔)與非聚合材料結(jié)合成的復(fù)合物。在各個實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212,312和412并不要求較長的次序。舉個例子來說，光敏化的毫微基質(zhì)材料112，212,312和412不必是結(jié)晶體，甚至微?；蛳辔粎^(qū)域的排列不必是規(guī)則的，重復(fù)的或周期性排列的。在各個說明性實(shí)施例中，毫微基質(zhì)材料112,212,312和412的厚度可以在大約0.5pm至大約20fxm之間。在各個實(shí)施例中，光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212,312和412是通過光敏劑來實(shí)現(xiàn)光敏的。光敏劑有利于將入射的可見光轉(zhuǎn)換為電以產(chǎn)生所要的光電效應(yīng)。光敏劑吸收入射光以便在光敏劑中產(chǎn)生激發(fā)電子。激發(fā)電子的能量從對光敏劑的激發(fā)層傳輸?shù)焦饷艋暮廖⒒|(zhì)材料112，212，312和412的導(dǎo)電帶。這些電子的傳輸導(dǎo)致了電荷的有效分離和所期望的光電效應(yīng)。因此，毫微基質(zhì)材料112，212,312和412的導(dǎo)電帶中的電子能夠來驅(qū)動外部的負(fù)載，該負(fù)載與光電纖維100，200,300和400電連接。光敏劑可以被吸收(物理吸收或化學(xué)吸收)在光敏化的毫微基質(zhì)材料112，212，312和412上。光敏劑可以被吸收在光敏毫微基質(zhì)材料112,212,312和412的表面上，或者貫穿光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212,312和412,或者兩種情況都有?？梢曰谝韵乱蛩貋磉x擇光敏劑，例如其實(shí)際在光波長區(qū)域的光子吸收能力，其在光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212,312和412的導(dǎo)電帶產(chǎn)生自由電子(空穴)的能力，及其與光敏化的毫微基質(zhì)材料112，212,312和412相絡(luò)合或吸收的有效性。適合的光敏劑可以包括，例如具有能與毫微微粒螯合的官能團(tuán)(如羧基和/或羥基)的染料。合適的染料例如包括，但并不限于此，卟啉、酞菁、部花青、花青、方形酸鹽(squarate)、曙紅、黃嘌呤、吡咯及包含金屬的物質(zhì)，例如順-雙(異硫氰酸根)雙(2，2，-聯(lián)吡啶-4，4，-二甲酸)合釕(II)("N3染料");三(異硫氰酸根)合釕(II)-2,2，;6，;2，，-三聯(lián)吡啶-4，4，，4"-三曱酸；順-雙(異硫氰酸根)雙(2,2，-聯(lián)吡啶-4,4，-二曱酸)合釕(II)雙四丁基銨；順-雙(異氰酸根)(2，2，-聯(lián)吡啶-4,4，-二曱酸)合釕(II);以及三(2，2，-聯(lián)吡。定-4,4，-二曱酸)合釕(II)二氯化物，所有的這些都來自Solaronix公司。更為可取的是，光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212,312和412包括一種或多種類型的互相連接的金屬氧化物毫微微粒。合適的毫微微粒材料包括，但并不限于，鈦、鋯、鋅、鑭、鈮、鍶、鉭、錫、4戈和鵠的氧化物、好u化物、硒化物和碲化物，或它們的一種或多種混合物。適合的毫微微粒材料有例如Ti02，SrTi03,CaTi03,Zr02,W03,La203，Nb205,鈥酸鈉和鈮酸鉀。在各個i兌明性實(shí)施例中，光敏毫微基質(zhì)材料112,212,312和412包括具有平均尺寸介于大約2nm到lOOnm之間的毫微微粒。在各個說明性實(shí)施例中，光敏毫微基質(zhì)材料112,212，312和412包含具有平均尺寸介于大約1Onm至40nm之間的毫微微粒。更可取的是，該毫微微粒是具有平均微粒尺寸大約為20nm的二氧化鈦微粒。光轉(zhuǎn)換材料110,210,310和410的載電荷材料115,215，315和415部分可以是任何材料，只要該材料有利于將來自地電勢或電流源的電子電荷傳輸?shù)狡湎鄳?yīng)的光敏化的毫微基質(zhì)材料112，212,312和412上(和/或光敏化的毫微基質(zhì)材料112,212，312和412的光敏劑上)。合適的通常類型的載電荷材料115,215,315和415可以包含基于溶劑的液體電解質(zhì)、聚電解質(zhì)、高分子電解質(zhì)、n型和p型固體電解質(zhì)的導(dǎo)電聚合物和膠體電解質(zhì)，但是并非限定這些。通常來說，載電荷材料115,215,315和415的厚度介于大約2nm至20pm之間。在各種實(shí)施例中，載電荷材料115,215，315和415可以包括氧化還原系統(tǒng)。合適的氧化還原系統(tǒng)包括例如有機(jī)的或者無機(jī)的氧化還原系統(tǒng)。更確切地說，例如氧化還原系統(tǒng)可以是鈰(III)的硫酸鹽/鈰(IV)、溴化鈉/溴、碘化鋰/碘，F(xiàn)e2+/Fe3+,Co2+/Co3+,和/或紫精(viologens)。載電荷材料115,215，315和415還可以包括高分子電解質(zhì)。在各個說明性實(shí)施例中，高分子電解質(zhì)包括聚(乙烯基咪唑鈸的面化物)和/或聚(乙烯基吡啶像鹽)。在另外的說明性實(shí)施例中，載電荷材料115,215，315和415包括固體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)可以包括石典化鋰、；魂化吡咬每f、和/或取代的》典化咪唑4翁。根據(jù)各個說明性實(shí)施例，載電荷材料115,215，315和415可以包括高分子聚電解質(zhì)。該聚電解質(zhì)可以包括重量比介于大約5%至100%(例如5~60°/。、5~40%或5~20%)的聚合物，如離子導(dǎo)電聚合物；重量比為大約5%到90%(例如約35~95%、60~95%或者80~95%)的增塑劑；及大約0.05M到10M的氧化還原電解質(zhì)，例如大約0.05M到IOM(例如為0.05~2M、0.05~1M或0.050.5M)的有機(jī)或無機(jī)石典化物，及大約0.01M到1M(例如0.055M、0.05-2M或0.051M)的碘。舉例來說，離子導(dǎo)電聚合物包括聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚曱基丙烯酸曱酯(丙烯酸)(PMMA)、聚醚和多酚。合適的增塑劑例如包括，碳酸乙酯，碳酸異丙烯酯，碳酸鹽的混合物，有機(jī)磷酸酯，及鄰苯二曱酸二烷基酯。在各個說明性實(shí)施例中，催化介質(zhì)221和421與其相應(yīng)的載電荷材料215和415電連接。催化介質(zhì)221和421例如可以包括釕、鋨、鈷、銠、銥、鎳、鈀或鉑。更為可取的是，催化介質(zhì)221和421還包括鈦，或另一種合適的金屬，以利于將催化介質(zhì)附著在主要光透過的電導(dǎo)體206和406上，導(dǎo)電的纖維芯線202上，或設(shè)置在電絕緣的纖維芯線402上的內(nèi)置電導(dǎo)體404上。更為可取的是，鈦沉積在多個區(qū)域中形成厚度大約為IOA的層。在各個實(shí)施例中，催化介質(zhì)221和421包括厚度介于大約為13A到35A的鉑層。在其他說明性實(shí)施例中，催化層介質(zhì)221和421包括厚度介于大約為15A到50A的鉑層。在另外的說明性實(shí)施例中，催化介質(zhì)221和421包括厚度介于大約為50A到800A的鉑層。更為可取的是，催化介質(zhì)221和421為大約25A厚的鉑層。在各個說明性實(shí)施例中，保護(hù)層224和424包括一些適合的透光材料。對保護(hù)層224和424來說適合的透光材料包括但不限于聚丙烯酸酯聚酯薄膜，聚苯乙烯，聚脲，聚氨酯，環(huán)氧樹脂等。更為可取的是，保護(hù)層224和424具有大于約l|im的厚度。圖5所示的光電材料500包括纖維502，埋在主要光透過的電導(dǎo)體506中的一個或多個導(dǎo)線504，光敏化的毫微基質(zhì)材料512,載電荷材料515，及保護(hù)層524。導(dǎo)線504還可以部分地埋入到載電荷材料515中以例如利于光電材料500與外部的負(fù)載電連接，以增強(qiáng)主要光透過的電導(dǎo)體506,和/或維持光電材料500的柔軟性。更可取的是，導(dǎo)線504為電導(dǎo)體特別是金屬電導(dǎo)體。適合的導(dǎo)線504的材料包括銅、銀、金、鉑、鎳、鈀、鐵和它們的合金，但并非限定為這些。在一個說明性實(shí)施例中，導(dǎo)線504的粗度介于大約0.5pm到1OOjim之間。在另一個說明性實(shí)施例中，導(dǎo)線504的4且度介于大約lpm到10pm之間。圖6A和6B所示為一種制成光電材料600的方法，該光電材料600具有導(dǎo)電纖維芯線602,主要光透過的電導(dǎo)體606,及光轉(zhuǎn)換材料610,其中光轉(zhuǎn)換材料610設(shè)置在導(dǎo)電纖維芯線602和主要光透過的電導(dǎo)體606兩者之間。根據(jù)該方法，導(dǎo)電纖維芯線602的外表面涂敷有二氧化鈦毫微微粒。通過例如燒結(jié)，或優(yōu)選通過將毫微微粒與反應(yīng)性高分子連接劑(例如聚(鈦酸正丁酯)，其將在下文中給出詳細(xì)描述)接觸，從而使毫微微粒之間相互連接。隨后，相互連接的二氧化鈦毫微微粒與光敏劑如3xlO"M的N3染料溶液接觸l小時，來形成光敏化的毫微基質(zhì)材料612。然后，將包含膠化的電解質(zhì)的載電荷材料615涂敷在光敏化的毫微基質(zhì)材料612上來形成光轉(zhuǎn)換材料610。參照圖6B，厚度為大約2.5pm到6jim、涂敷有ITO層并鍍鉑的透明聚合物帶子625以使帶子625的鍍鉑面與載電荷材料615相接觸的方式螺旋地纏繞在光電材料600上。在該說明性實(shí)施例中，透明聚合物帶子625是主要光透過的電導(dǎo)體606。在其他說明性實(shí)施例中，主要光透過的電導(dǎo)體606是參照圖l-4使用上文所描述的材料制成。圖6C所示為完成的光電材料630的一個說明性實(shí)施例的截面圖，其中該光電材料具有設(shè)置在導(dǎo)電纖維芯線602和主要光透過的電導(dǎo)體606兩者之間的光轉(zhuǎn)換材料610。光電材料630還包括與載電荷材料615相接觸的催化介質(zhì)635,及設(shè)置在主要光透過的電導(dǎo)體606上的透明的聚合物保護(hù)層640。在圖6A和6B中所描述的方法的另一個實(shí)施例中，導(dǎo)電纖維芯線602被電絕緣的纖維芯線代替，電絕緣的纖維芯線裹敷著一層鉑來形成內(nèi)置的電導(dǎo)體。接著如上所述形成光轉(zhuǎn)換材料610并螺旋纏繞帶子625來生成光電材料。根據(jù)圖7,在另一個說明性實(shí)施例中，光電材料700是通過將鉑或鍍鉑的線705繞在芯線727上來形成的，該芯線727包括光轉(zhuǎn)換材料，該光轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在導(dǎo)電纖維芯線上，或者先設(shè)置在內(nèi)置的電導(dǎo)體上再設(shè)置在絕緣的纖維芯線上。涂敷有ITO層并已鍍柏的透明聚合物帶子750以帶子750的鍍鉬面與線705和芯線727的載電荷材料接觸的方式螺旋纏繞在芯線727上。圖8A-8C所示為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的光電材料800的另一個說明性實(shí)施例。光電材料800包括金屬紡織物纖維801,該纖維801具有金屬的導(dǎo)電部分802和紡織物部分803。紡織物部分803可以是導(dǎo)電的或是包裹有電導(dǎo)體的絕緣物。參照圖8B,分散的二氧化鈦毫微微粒涂覆在金屬紡織物纖維801的紡織物部分803的部分外表面上。優(yōu)選通過將毫微微粒與高分子連接劑(例如聚(鈦酸正丁酯)，其將在下文中給出詳細(xì)描述)接觸，從而使微粒之間相互連接。相互連接的二氧化鈦毫微微粒接著與光敏劑如N3染料溶液接觸1小時來生成光敏化的毫微基質(zhì)材料812。參照圖8C,包括固體電解質(zhì)的載電荷材料815隨后被涂敷在紡織物部分803上。涂覆有ITO并已鍍鉑的PET帶子825設(shè)置在光敏化的毫微基質(zhì)材料812和載電荷材料815上。鍍柏的ITO與載電荷材料815相接觸。如上面所述，光電纖維100，200,300和400可以用來形成光電纖維。所得到的光電纖維可以是柔軟的，半剛性的或剛性的纖維。例如，光電纖維的硬度可以通過變化織物硬度、所使用的光電材料絞合線的粗度、和/或所使用的光電材料的硬度來進(jìn)行選擇。例如光電材料可以與其他材料一起或不與其他材料一起編織來形成光電纖維。另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的光電材料的絞合線可以熔焊在一起來形成纖維。圖9所示為根據(jù)本發(fā)明包括光電纖維901的光電纖維900的一個說明性實(shí)施例。如圖所示，光電纖維900還包括非光電纖維903。在各個說明性實(shí)施例中，非光電纖維903可以被光電纖維代替。圖9中還示出了形成在光電纖維900上的陽極910和陰極920,該陽極和陰極可以連接到外部的負(fù)載上以便形成電通3各。陽極910可以通過導(dǎo)電的纖維芯線或在絕緣纖維芯線上的電導(dǎo)體來形成，陰極920可以通過主要光透過的電導(dǎo)體來形成。在圖9中，光電纖維900的每一邊構(gòu)成從光電纖維901形成的陽極910和陰極920交替的結(jié)構(gòu)。在另一個說明性實(shí)施例中，光電纖維900的每一邊僅僅從一個陽極或一個陰極構(gòu)成，這兩個都是從光電纖維，非光電纖維或兩者的混合物中的一個形成的。圖10所示為通過雙部件光電材料形成的光電纖維1000。根據(jù)說明性實(shí)施例，每一個部件由一個網(wǎng)狀物來形成，在此一個網(wǎng)狀物充當(dāng)陽極1010，另一個網(wǎng)狀物充當(dāng)陰極1020。每一個網(wǎng)狀物(或者部件)與不同的母線連接，這些依次與外部負(fù)載的相對終端連接。因此，一個面積大纖維狀的光電池就制成了。根據(jù)說明性實(shí)施例，網(wǎng)狀物的材料可以是任何適合的纖維材料。例如網(wǎng)狀物的材料可以包括導(dǎo)電的纖維芯線，裹敷有電導(dǎo)體的電絕的纖維芯線，或兩者的組合。在一個實(shí)施例中，陽才及網(wǎng)狀物是由帶有與ITO中的氧化還原電位大約相等的氧化還原電位的金屬纖維構(gòu)成的。在另一個實(shí)施例中，網(wǎng)狀物是由塑料纖維，如通過真空沉積或無電鍍沉積的金屬化的尼龍構(gòu)成的。在一個說明性實(shí)施例中，光電纖維1000的陽極1010網(wǎng)狀物是用二氧化鈦毫微微粒分散液在懸浮液中浸漬或利用狹縫涂布來涂布網(wǎng)狀物形成的。通過例如燒結(jié)，或者優(yōu)選通過反應(yīng)性高分子連接劑(例如聚(鈦酸正丁酯)，其將在下文中給出詳細(xì)描述)，從而使二氧化鈦毫微微粒之間相互連接。在涂敷二氧化鈦的懸浮液之后，但在燒結(jié)或交聯(lián)之前，可使用氣簾從網(wǎng)狀物的纖維之間的空隙中去除多余的二氧化鈦。同樣，該方法或者其他一些同等功能的方法可以用來在最終光電纖維的制備中在每個后續(xù)步驟之后去除這些空隙中的多余材料。接著，將網(wǎng)狀物通過狹縫式涂布或浸漬在光敏劑溶液如N3染料中，然后洗涂并烘干。包括固體電解質(zhì)(例如熱逆變聚電解質(zhì))的載電荷材料被涂覆在網(wǎng)狀物上來形成陽極1010網(wǎng)狀物。在另一個說明性實(shí)施例中，光電纖維1000的陰極1020網(wǎng)狀物形成為鍍鉬的網(wǎng)狀物，例如鍍鈿的導(dǎo)電纖維芯線網(wǎng)狀物或鍍鉑的塑料網(wǎng)狀物。為了形成光電纖維1000，陽極1010網(wǎng)狀物和陰極1020網(wǎng)狀物之間電連接并將其中一個放置在另一個之上對齊，使得每一個網(wǎng)狀物的絞合線與另一個網(wǎng)狀物的絞合線基本平行。并不要求完全對齊。事實(shí)上，從獲取光子的角度，兩個網(wǎng)狀物稍微不重合是有利的。光電纖維1000可以涂敷有聚合物溶液來充當(dāng)保護(hù)性的、透明且柔軟的層。光電纖維1000有利的一方面是相對來說易于構(gòu)成，易于使陽極1010和陰極1020連接到外部電路上。例如，每個網(wǎng)狀物的邊(一個邊、多個邊或所有的邊)當(dāng)實(shí)施上文所描述的涂敷操作時可以保持不涂敷。陽極1010和陰極1020的每一個都電連接到其自己的金屬總線。該說明性實(shí)施例的一個優(yōu)點(diǎn)是消除切斷一根導(dǎo)線將破壞整個光電纖維的可能性。圖11所示為使用連續(xù)的生產(chǎn)工藝形成纖維形式的光電材料的方法1100。根據(jù)圖11,通過例如供料線軸1102來提供纖維1101。纖維1101可以是涂敷有電導(dǎo)體的電絕緣纖維芯線，導(dǎo)電的纖維芯線，或兩者的結(jié)合。根據(jù)說明性實(shí)施例，通過將纖維通過一個底部有小孔且裝有懸浮溶液的容器1104，來將纖維1101涂敷上二氧化鈦毫微微粒的懸浮溶液和聚(鈦酸正丁酯)(充當(dāng)反應(yīng)性高分子連接劑)。從容器1104中離開后，相互連接的涂敷了毫微微粒的纖維1105進(jìn)入烘箱1106以去除多余的懸浮介質(zhì)(如水或其他溶劑)。相互連接的涂敷了毫微微粒的纖維1105進(jìn)入染料槽1108以使相互連接的毫微微粒光敏化。光敏化的涂敷有毫微微粒的纖維1109進(jìn)入干燥烘箱1110和/或沖洗池來去除多余的溶劑。接下來，光敏化的涂敷有毫微微粒的纖維1109穿過溶液1111,該溶液包含電解質(zhì)，較優(yōu)的是固體狀態(tài)的聚電解質(zhì)。該聚合溶液1111的溶劑可以是無反應(yīng)性的溶劑(該情況下溶劑能在后續(xù)步驟中通過加熱被去除)，或是反應(yīng)性溶劑如單體。如果聚電解質(zhì)的溶劑為單體，最好選擇那些能光致聚合的材料，并且使得所得到的聚合物結(jié)構(gòu)并不損害聚電解質(zhì)的電特性。因此，在溶劑包括單體的說明性實(shí)施例中，涂敷有光轉(zhuǎn)換材料的纖維1112通過裝有UV燈1114的容器箱，該燈用來引發(fā)單體的光致聚合反應(yīng)。所得到的纖維1115用包括固體狀態(tài)電解質(zhì)的光轉(zhuǎn)換材料涂敷，并容易纏繞在張緊線軸1116上。涂敷有光轉(zhuǎn)換材料的纖維1115接著通過真空室1118或置于其中，在此在纖維上沉積非常薄的鉑層，然后是透明的ITO導(dǎo)體層。鉑層的厚度例如介于大約15A到50A之間。ITO來充當(dāng)主要光透過的電導(dǎo)體。完成的光電纖維1119可以接著通過聚合溶液1120來生成透明的保護(hù)涂層的纖維，比如通過線擠壓成形或其他現(xiàn)有技術(shù)中所知的裝置來生成。這樣，柔軟光電材料1121繞在最終的線軸1122上，并且準(zhǔn)備在后續(xù)的例如編織或纏結(jié)操作中使用。B.毫微微粒的低溫相互連接如上文簡述，本發(fā)明提供一種在明顯低于400°C的溫度下在纖維上或者在設(shè)置在纖維上的導(dǎo)電體上形成相互連接的毫微微粒層的方法。在一個說明性實(shí)施例中，高分子連接劑(此后稱"聚合連接劑")能使光電纖維在相對較低的"燒結(jié)"溫度(<大約300。C)下來制造。盡管術(shù)語"燒結(jié)"通常是指高溫(>大約400。C)的工藝過程，此處所使用的術(shù)語"燒結(jié)，，不是特定的溫度，而是一般性地指在任何溫度下使毫微微粒相互連接的工藝。圖12和圖13所示為根據(jù)本發(fā)明的示意性的聚合連接劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。所示的特殊聚合連接劑是用于分子式為MxOy的毫微微粒，其中的M可以是例如鈦(Ti)、鋯(Zr)、鴒(W)、鈮(Nb)、鑭(La)、鉭(Ta)、鋱(Tb)或錫(Sn)，x和y為大于零的整數(shù)。根據(jù)圖12的說明性實(shí)施例，聚合連接劑1200包括主鏈結(jié)構(gòu)1202(其與金屬氧化物毫微微粒的結(jié)構(gòu)相似)和(OR)i反應(yīng)基，其中R可以是例如醋酸根、烷基、歸基、炔基、芳香基、酰基，或是氬原子，i是大于零的整數(shù)。適合的烷基包括乙基、丙基、丁基和戊基，但并非限定為這些。適合的烯包括乙烯、丙烯、丁烯和戊烯，但并非限定為這些。合適的炔包括乙炔、丙炔、丁炔和戊炔，但并非限定為這些。合適的芳香基包括苯基、苯曱基和酴，但并非限定為這些。合適的?；ㄒ阴；捅綍貂；?，但并非限定為這些。另外，包括例如氯、溴和碘的鹵素可以用來代替(OR)i反應(yīng)基。依據(jù)圖13,聚合連接劑1210具有包括兩個-M-O-M-O-M-O-主鏈結(jié)構(gòu)的支化主鏈結(jié)構(gòu)，其包括(OR)i反應(yīng)基和(OR)w反應(yīng)基，其中R可以是例如上面列出的原子、分子或者化合物之一，i是大于零的整數(shù)。兩個主鏈結(jié)構(gòu)具有與金屬氧化物毫微微粒相似的結(jié)構(gòu)?？傮w來說，在圖13中所示的結(jié)構(gòu)可以表示為-M(OR)i-O-(M(OR)i-O)n-M(OR)w，其中i和n是大于零的整數(shù)。圖14A所示的是用聚合連接劑1404相互連接MxOy毫微微粒M02所得到的化學(xué)結(jié)構(gòu)1400的示意圖。在各個實(shí)施例中，聚合連接劑1404具有圖12和圖13中分別所示的聚合連接劑1200和1210的化學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)說明性實(shí)施例，通過在室溫或者低于室溫或在低于大約30(TC的升高的溫度下使毫微微粒1402與聚合連接劑1404接觸從而使毫微微粒1402相互連接。更為可取的是，聚合連接劑1404分散在用于接觸毫微微粒1402的溶劑中。合適的溶劑包括各種醇、含氯烴(如氯仿)、酮、環(huán)狀及鏈狀醚衍生物以及芳香溶劑等。我們確信，毫微微粒1402的表面羥基與與聚合連接劑1404的聚合鏈上的烷氧基之間的反應(yīng)導(dǎo)致通過高度穩(wěn)定的共價鍵橋接(或交聯(lián))多個毫微微粒1402,結(jié)果使毫微微粒1402相互連接。我們還確信由于聚合連接劑1404是具有與毫微微粒1402相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的高分子材料，即使毫微微粒1402和聚合連接劑1404之間的少量橋接(或交聯(lián))位點(diǎn)也會導(dǎo)致充分相互連接的毫微微粒薄膜，該毫微微粒薄膜具有比那些沒有燒結(jié)或者沒有相互連接的毫微微粒薄膜更好的電特性和機(jī)械特性。電特性例如包括電子或空穴的傳導(dǎo)特性，該特性可以通過7T-共軛從一個毫微微粒向另一個毫微微粒傳輸電子或者空穴。機(jī)械特性例如包括提高的柔軟度。還是根據(jù)圖14A，在低濃度的聚合連接劑1404條件下，單一的聚合連接劑1404聚合物可以連接多個毫微微粒1402以形成交聯(lián)的毫微微粒網(wǎng)。然而，通過增加聚合連接劑1404聚合物的濃度，更多的聚合連接劑1404分子可以連接到毫微微粒1402的表面上來形成涂敷有聚合物的毫微微粒1400。由于聚合物的柔軟度，這種涂敷有聚合物的毫微微粒1400可像薄片那樣進(jìn)行加工。我們確信，由于聚合連接劑聚合物和毫微微粒之間相似的電子特性和結(jié)構(gòu)特性，涂敷有聚合物的毫微微粒的電子特性不會受至U明顯影響。圖14B示出了圖14A中形成在包括氧化物層涂層1410(其為電導(dǎo)體)的柔軟基板1408上的相互連接的毫微微粒薄膜1400的說明性實(shí)施例的化學(xué)結(jié)構(gòu)1406。具體地說，聚合連接劑可用于促進(jìn)該毫微微粒薄膜1400在柔軟的主要光透過的基板1408上的形成。此處所使用的術(shù)語"主要光透過的基板"指的是能使操作波長范圍內(nèi)入射到基板上的可見光的至少60%透過的基板。柔軟基板1408的例子包括聚對苯二曱酸乙二醇酯(PETs)、聚酰亞胺、聚萘二曱酸乙二醇酯(PENs)、聚合烴、纖維素和它們的組合及類似物。PET和PEN的基板可以被一個或多個導(dǎo)電的氧化物層涂層1410覆蓋，所述涂層例如為氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化錫、氧化錫、氧化鋅等的涂層。根據(jù)一個首選的實(shí)施例，通過使用說明性聚合連接劑，本發(fā)明的方法在顯著低于400°C的溫度下并且最好低于大約300°C的溫度下使毫微微粒1402相互連接。在這樣的溫度范圍下進(jìn)行操作使柔軟基板1408的使用成為可能，該基板在通常的高溫?zé)Y(jié)方法中會產(chǎn)生破壞性的變形。在一個說明性實(shí)施例中，示范的結(jié)構(gòu)1406可以通過在低于大約300。C溫度下在基板1408上使用聚合連接劑1404來相互連接毫微微粒1402來形成。在另一個實(shí)施例中，在低于大約IOO'C的溫度下使用聚合連接劑1404來實(shí)現(xiàn)毫微微粒的相互連接。在另一個實(shí)施例中，分別在大約18~22°C的室溫和大約760毫米汞柱的室壓下使用聚合連接劑來相互連接毫微微粒1402。在毫微微粒沉積在基板上的實(shí)施例中，聚合連接劑的反應(yīng)基與基板、基板涂層和/或基板氧化物層相連接。反應(yīng)基可以通過例如共價鍵、離子鍵和/或氫鍵連接至基板、基板涂層和/或基板氧化層。我們確信，聚合連接劑的反應(yīng)基與基板的氧化物層之間的反應(yīng)可以得到毫微微粒通過聚合連接劑與基板的連接。根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例，在室溫或低于室溫的溫度下或在低于大約300°C的提高的溫度下，通過將毫微微粒與分散在合適溶劑中的合適聚合連接劑接觸，來使金屬氧化物的毫微微粒相互連接。毫微微粒和聚合連接劑可以有多種方法接觸。舉個例子來說，毫微微粒薄膜可以形成在基板上，接著該基板被浸入到聚合連接劑的溶液中。毫微微粒薄膜可以形成在基板上而將聚合連接劑的溶液噴灑在薄膜上。聚合連接劑和毫微微粒可以一起分散到溶液中并將該溶液沉積到薄膜上。為了制備毫微微粒的分散液，可以使用的技術(shù)例如有微流化技術(shù)，研磨技術(shù)和球磨技術(shù)。進(jìn)而，聚合連接劑的溶液可以沉積在基板上，毫微微粒薄膜沉積在聚合連接劑上。在聚合連接劑和毫微微粒一起分散在溶液中的實(shí)施例中，所得到的聚合連接劑-毫微微粒的溶液可以用來通過一個步驟而在基板上形成相互連接的毫微微粒薄膜。在本實(shí)施例的各個形式中，可以選擇聚合連接劑-毫微微粒溶液的粘度來使用印刷技術(shù)(例如絲網(wǎng)印刷技術(shù)和凹板印刷技術(shù))促進(jìn)薄膜的沉積。在采用聚合連接劑溶液沉積在基板上且毫微微粒薄膜沉積在聚合連接劑上的實(shí)施例中，聚合連接劑的濃度可以被調(diào)整以產(chǎn)生所需要的粘合劑厚度。另外，在毫微微粒薄膜沉積之前，從沉積的聚合連接劑溶液中去除多余的溶劑。本發(fā)明并沒有限定相互連接的毫微微粒的材料的分子式為MxOy。合適的毫微微粒材料包括但不限于鈦、鋯、鑭、鈮、錫、鉭、鋱和鵠的碌"匕物、硒化物、碲化物和氧化物，及它們的組合物。例如Ti02、SrTi03、CaTi03、Zr02、W03、La203、Nb205、Sn02、鈥酸鈉和鈮酸鉀都是適合的毫微微粒材料。聚合連接劑可以包含多于一種類型的反應(yīng)基。例如，圖12-14B的說明性實(shí)施例示出了一種類型的反應(yīng)基OR。然而聚合連接劑可以包含多種類型的反應(yīng)基如OR、OR，、OR，，等；其中R、R，和R"是氫、烷基、烯基、炔基、芳基或?；械囊粋€或者多個，或者OR、OR'和OR"中的一個或多個是卣化物。舉個例子來說，聚合連接劑可以包括分子式為-[O-M(OR)i(OR，)j-]-及-[O-M(OR)i(OR，)j(OR")k-]-的聚合物單元，其中i、j和k是大于零的整數(shù)。圖15所示為與二氧化鈦(Ti02)毫微微粒一起使用的具有代表性的聚合連接劑聚(鈦酸正丁酯)1500的化學(xué)結(jié)構(gòu)。對(鈦酸正丁酯)1500來說適合的溶劑包括但不限于各種醇、含氯烴(如氯仿)、酮、環(huán)狀和直鏈醚衍生物及芳族溶劑等。更為可取的是，溶劑為正丁醇。聚(鈦酸正丁酯)聚合連接劑1500含有支化的-Ti-O-Ti-O-Ti-0-主鏈結(jié)構(gòu)和丁氧基(OBu)反應(yīng)基。圖16A所示為毫微微粒薄膜1600的化學(xué)結(jié)構(gòu)，該膜是通過由聚(鈦酸正丁酯)聚合連接劑分子1604相互連接的二氧化鈦毫微微粒1602構(gòu)造的。我們確信，Ti02毫微微粒1602的表面羥基與聚合連接劑1604的丁氧基1606(或其他烷氧基)之間的反應(yīng)導(dǎo)致通過高穩(wěn)定性的共價鍵將很多毫微微粒1602橋接(或交聯(lián))在一起，結(jié)果使毫微微粒1602相互連接。進(jìn)一步地講，我們確信，由于聚合連接劑1604是具有與Ti02相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的高分子材料，即使毫微微粒1602和聚合連接劑1604之間的少量橋接(或交聯(lián))位點(diǎn)也會導(dǎo)致充分相互連接的毫微微粒薄膜1600,并且其電子特性和機(jī)械特性超過那些沒有燒結(jié)或沒有相互連接的毫微微粒薄膜。圖16B所示為根據(jù)圖16A形成在基板1610上的毫微微粒薄膜1600的化學(xué)結(jié)構(gòu)1608，該基板包括導(dǎo)電的氧化物層涂層1612,該毫微微粒薄膜是通過在基板1610上涂敷聚合連接劑溶液并在聚合連接劑1604上沉積微粒1602形成的。在使用二氧化鈦毫微微粒1602的說明性實(shí)施例中，包括聚(鈦酸正丁酯)1604的聚合連接劑溶液溶解在正丁醇中并涂敷在基板1610上。聚合連接劑1604的濃度可以被調(diào)整以獲得聚合連接劑溶液所期望的粘合劑厚度。二氧化鈦毫微微粒薄膜1600接著被沉積在涂敷有聚合連接劑的基板1610上。Ti02毫微微粒的表面羥基與聚(鈦酸正丁酯)1604的反應(yīng)性丁氧基(或其他烷氧基)之間的反應(yīng)導(dǎo)致毫微微粒1602的相互連接，并將毫微微粒1602與基板1610上的氧化層1612連接在一起。實(shí)施例1聚合連接劑的浸涂式涂敷在該說明性實(shí)施例中，DSSC以如下的方式形成。二氧化鈦毫微微粒膜層覆蓋在涂敷有Sn02:F的載玻片上。聚合連接劑溶液為1%(重量)的聚(鈦酸正丁酯)溶于正丁醇中的溶液。在該實(shí)施例中，溶劑中聚合連接劑的濃度最好小于5重量％。為了使微粒相互連接，將涂敷有毫微微粒薄膜的玻片浸泡在聚合連接劑溶液中15分鐘接著加熱到150。C并保持30分鐘。用聚合連接劑處理的Ti02膜接著浸入具有3xl(T4N3染料的溶液中光敏化1小時。通過使用2密耳DuPont公司的熱熔化粘合劑SURLYN1702將基于三碘化物的液體氧化還原電解質(zhì)夾在敷有Ti02薄膜的玻片和敷有鉑的Sn02:F載玻片之間，將敷有經(jīng)聚合連接劑處理的丁102薄膜的玻片制成0.6cm2的光電池。鈾涂層的厚度大約為60nm。電池所顯示的在AM1.5的模擬陽光條件下(即，入射光具有1000W/n^強(qiáng)度)的太陽能轉(zhuǎn)化效率高達(dá)3.33%。完成的太陽能電池顯示的平均太陽能轉(zhuǎn)換效率("Ti")為3.02%;平均開路電壓("V。c")為0.66V;平均的短路電流("Isc")為8.7ImA/cm2,及平均的占空因數(shù)為0.49(0.48至0.52)。實(shí)施例2聚合連接劑-毫微微粒溶液的應(yīng)用在該說明性實(shí)施例中，將二氧化鈦(P25,其為包含大約80%銳鈦礦和20%金紅石晶體Ti02毫微微粒的二氧化鈦，來自Degussa-Huls公司)于正丁醇中的0.5mL懸浮液加入到含0.25克聚(鈦酸正丁酯)的lmL正丁醇中。在該實(shí)施例中，在聚合連接劑-毫微微粒溶液中聚合連接劑的濃度最好小于約50重量％。懸浮液的粘度從牛奶狀變化到牙膏狀并沒有出現(xiàn)微粒的析出情況。使用具有60nm厚的帶的Gardner刀將膏狀物鋪在具圖案的涂敷有Sn02:F的載玻片上確定濕膜的厚度。涂敷物在室溫下干燥形成薄膜。空氣中干燥后的薄膜隨后被加熱處理到15(TC并保持30分鐘來去除溶劑，在乙醇的3xlO"MN3染料溶液中浸泡整個晚上使其敏化。敏化后的光電極被切成所需要的尺寸并夾在敷鉑(60nm厚)的敷Sn02:F載玻片和基于三碘化物的液體電解質(zhì)之間。在AM1.5的條件下，完成的太陽能電池顯示的平均ri為2.9%(2.57%至3.38%，六個電池)。平均的V。c為0.68V(0.66V至0.71V);平均的Isc為8.55mA/cm2(7.45至10.4mA/cm2);及平均的占空因數(shù)為0.49(0.48至0.52)。實(shí)施例3不使用聚合連接劑形成的DSSC電池在該說明性實(shí)施例中，使用微流化床制備含約37.5%固體物質(zhì)的含水二氧化鈦懸浮液(P25),并旋涂在氟化的Sn02導(dǎo)電電極上(15D/cm2)，且該導(dǎo)電電極本身是涂敷在經(jīng)涂敷的載玻片上的。涂敷有二氧化鈦的玻片在空氣中干燥大約15分鐘接著加熱到150°C并保持15分鐘。玻片從烘箱中取出并冷卻到大約80°C,接著浸入到乙醇中的3xl0"MN3染料溶液中l(wèi)小時。敏化的二氧化鈦光電極從染料溶液中取出并用乙醇沖洗，再在4CTC的玻片溫?zé)嵫b置上烘干。敏化的光電極被切成小片(有效面積為0.7cmx0.5lcm)并夾在鍍鉑的Sn02:F-透明導(dǎo)電載玻片之間。通過毛細(xì)管作用，將在3-曱氧基丁腈中含1MLil、0.05M的碘和1M的詐又丁基吡啶的液體電解質(zhì)涂敷在光電極和鍍鉑的導(dǎo)電電極之間。這樣構(gòu)成的光電池顯示在AM1.5的條件下的平均太陽能轉(zhuǎn)換效率為大約3.83%。在表1中A列中列出了這些電池在AM1.5條件下的Ti和光電特性Isc、V。c、能量輸出最大時的電壓("Vm")及在能量輸出最大時的電流("Im")。表1ABCDE<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>實(shí)施例4用各種濃度的聚合連接劑溶液形成的DSSC電池在該說明性實(shí)施例中，使用微流化床制備含約37.5%固體物質(zhì)的P25懸浮液，并旋涂在涂敷了氟化的Sn02導(dǎo)電電極(15Q/cm2)的載玻片上。涂敷了二氧化鈦的玻片在空氣中晾大約15分鐘再加熱到15(TC保持15分鐘。涂敷了二氧化鈦的導(dǎo)電載玻片浸入到聚合連接劑溶液中5分鐘來進(jìn)行毫微微粒的相互連接(聚合交聯(lián))，其中聚合連接劑溶液包括在正丁醇中的聚(鈦酸正丁酯)。使用的聚合連接劑溶液為0.1重量％的聚(鈦酸正丁酯)，0.4重量％的聚(鈦酸正丁酯)，1重量％的聚(鈦酸正丁酯)和2重量％的聚(鈦酸正丁酯)。5分鐘以后，將玻片從聚合連接劑溶液中取出并在空氣中干燥大約15分鐘，接著在烘箱中加熱到150°C并保持15分鐘來去除溶劑。將玻片從烘箱中取出并冷卻到約80'C，再浸泡到乙醇中3xl0"MN3染料溶液中大約1小時。敏化后的二氧化鈦光電極從染料溶液中取出，用乙醇沖洗，并在40°C的玻片溫?zé)嵫b置上干燥。將敏化后的光電極切成小塊(有效面積為0.7cmx(0.5l)cm)并夾在敷鉑的Sn02:F-透明導(dǎo)電載玻片之間。通過毛細(xì)管作用，將在3-甲氧基丁腈中含1MLil、0.05M的碘和1M的叔丁基吡啶的液體電解質(zhì)涂敷在光電極和鍍鉬的導(dǎo)電電極之間。所構(gòu)造的電池在AM1.5條件下的Ti和光電特性Isc、V。e、Vm和U都列在表1中，對于0.1重量％溶液的列在B列中，對于0.4重量％溶液的列在C列中，對于1重量％溶液的列在D列中及對于2重量％溶液的列在E列中。實(shí)施例5改性劑溶液在該說明性實(shí)施例中，如在實(shí)施例4中描述的那樣，通過旋涂處理制備被二氧化鈦涂覆的透明導(dǎo)電的氧化物涂覆載玻片。以包括在正丁醇中的0.01M聚(鈦酸正丁酯)溶液的聚合連接劑溶液對被二氧化鈦涂覆的導(dǎo)電載玻片進(jìn)行5分鐘的處理以相互連接毫微微粒。在從聚合連接劑溶液中移走玻片之后對玻片進(jìn)行大約5分鐘的晾干。隨后在改性劑溶液中對玻片進(jìn)行大約1分鐘的浸漬。使用的改性劑溶液是1:1的水/乙醇混合物、在1:1的水/乙醇混合物中的1M叔丁基吡啶溶液、在1:1的水/乙醇混合物中的0.05MHC1溶液。用來自濕度調(diào)節(jié)器的蒸汽對一個玻片進(jìn)行15秒鐘的處理。并對其進(jìn)行晾干15分鐘并在150。C的溫度下熱處理15分鐘以移除溶劑。然后以3xIO"M的N3染料溶液對其進(jìn)行1個小時的敏化。將敏化的光電極夾在鍍鉑的Sn02:F涂覆載玻片之間，并使用在3-曱氧基丁腈中含1MLil、0.05M碘以及1M叔丁基吡啶的液體電解質(zhì)對其光電特性進(jìn)行研究。酸看起來有助于增加這些光電池的光電導(dǎo)率和效率。在表2中列出了該實(shí)施例的電池在AMI.5條件下的n和光電特性如下沒有將玻片浸漬進(jìn)入改性劑溶液以及沒有用聚合連接劑溶液進(jìn)行處理(A列)；沒有將玻片浸漬進(jìn)入改性劑溶液、但使用聚合連接劑溶液進(jìn)行處理(B列)；首先用聚合連接劑溶液對玻片進(jìn)行處理，然后將其浸漬進(jìn)入1:1的水/乙醇混合物中(C列)；首先用聚合連接劑溶液對玻片進(jìn)行處理，然后將其浸漬進(jìn)入l:l的水/乙醇混合物中的1M的叔丁基吡咬溶液(D列)；首先用聚合連接劑溶液對玻片進(jìn)行處理，然后將其浸漬進(jìn)入1:1的水/乙醇混合物中的0.05MHC1溶液(E列)；首先用聚合連接劑溶液對玻片進(jìn)行處理，然后用來自濕度調(diào)節(jié)器的蒸汽對玻片進(jìn)行處理(F列)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>實(shí)施例6在相互連接后加熱至150°C在該說明性實(shí)施例中，如在實(shí)施例4中描述的那樣，通過旋涂處理制備被二氧化鈦涂覆的、透明導(dǎo)電的氧化物涂覆載玻片。將玻片浸漬到在正丁醇中的0.01M聚(鈦酸正丁酯)中30秒鐘，并對其進(jìn)行15分鐘的晾干。隨后在烘箱中對玻片在15(TC下進(jìn)行10分鐘的熱處理。以N3染料溶液對熱處理的二氧化鈦層進(jìn)行1個小時的敏化處理，以乙醇進(jìn)行清洗，并在玻片溫?zé)嵫b置上以40。C加溫10分鐘。將敏化的光電極切割成有效面積為0.7厘米x0.7厘米的光電池，并將其夾在鍍鉑導(dǎo)電電極之間。通過毛細(xì)管作用在光電極和鍍鉑導(dǎo)電電極之間涂覆在3-曱氧基丁腈中含lMLil、0.05M碘以及1M叔丁基吡咬的液體電解質(zhì)。該光電池顯示出了3.88%(3.83、3.9和3.92)的平均ti、q.73V(0.73、0.74和0.73V)的平均V。c以及9.6mA/cm2(9.88、9.65和9.26)的平均Isc,上面所有的特性都是在AM1.5條件下的。實(shí)施例7在相互連^婁后加熱至70°C在該說明性實(shí)施例中，如在實(shí)施例4中描述的那樣，通過旋涂處理制備被二氧化鈦涂覆的、透明導(dǎo)電的氧化物涂覆載玻片。將玻片浸漬到在正丁醇中的0.01M聚(鈦酸正丁酯)中30秒鐘，并對其進(jìn)行15分鐘的晾干。隨后在烘箱中對玻片在7(TC下進(jìn)行10分鐘的熱處理。以N3染料溶液對熱處理的二氧化鈦層進(jìn)行1個小時的敏化處理，以乙醇進(jìn)行清洗，并在玻片溫?zé)嵫b置上以4(TC加溫10分鐘。將敏化的光電極切割成有效面積為0.7厘米x0.7厘米的光電池，并將其夾在鍍鉑導(dǎo)電電極之間。通過毛細(xì)管作用在光電極和鍍鉑導(dǎo)電電極之間涂覆在3-曱氧基丁腈中含1MLil、0.05M碘以及1M叔丁基吡咬的液體電解質(zhì)。該光電池顯示出了3.62%(3.55、3.73和3.58)的平均r|、0.75V(0.74、0.74和0.76V)的平均V。c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AMI.5條件下的。實(shí)施例8在柔性、透明基板上的形成在該說明性實(shí)施例中，以ITO對大約200pm厚和大約5英寸乘8英尺的方形PET基板進(jìn)行涂覆，并將其加載于循環(huán)涂機(jī)上。對在正丁醇中的二氧化鈦(P25具有25%的固體含量)的18.0mL懸浮液和在10mL正丁醇中0.5g聚(鈦酸正丁酯)進(jìn)行直接混合，并將其涂覆于被ITO涂覆的PET片之上。在沉積之后，在50°C下對涂層加熱大約1分鐘。然后通過在乙醇中的3x1(T4M的N3染料溶液對相互連接的毫微微粒層進(jìn)行染料敏化。C.用于DSSCs的凝膠電解質(zhì)依據(jù)進(jìn)一步的說明性實(shí)施例，本發(fā)明提供了電解質(zhì)組合物，該電解質(zhì)組合物包括多價配位分子(也就是包含2個或多個能夠配位的配位體的分子)和氧化還原電解質(zhì)溶液，使用比如鋰離子的金屬離子凝膠化該電解質(zhì)溶液。多價配位化合物通常是有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物能夠在多個位置配位金屬離子。該電解質(zhì)組合物可以是可逆的氧化還原物質(zhì)，其自身可以是液體或是溶解在非氧化還原活性溶劑中的固體成分，非氧化還原活性溶劑作為用于氧化還原物質(zhì)的溶劑而且不會參與還原-氧化反應(yīng)循環(huán)。其例子包括不含氧化還原活性離子的普通有機(jī)溶劑和熔鹽。氧化還原物質(zhì)的例子包括例如碘化物/三碘化物、Fe2+/Fe3+、Co2+/Co3+和紫精(viologen)等等。該氧化還原成分溶解在非水溶劑中，其包括全部的熔鹽。碘化物基熔鹽，例如曱基丙基咪唑碘鎮(zhèn)鹽，曱基丁基咪唑碘4翁鹽，曱基己基咪唑碘鎮(zhèn)鹽等，其自身是氧化還原活性的，并且通過自身或使用像普通有機(jī)溶劑或熔鹽的沒有經(jīng)歷氧化-還原反應(yīng)的非氧化還原活性材料對其進(jìn)行稀釋，從而使用其作為氧化還原活性液體。多齒(multi-dendate)無機(jī)配位體也可以是凝膠化合物的來源。圖17表示了使用金屬離子膠凝的電解質(zhì)的說明性實(shí)施例1700。示出的鋰離子與聚(4-乙烯基吡啶)配位。在聚(4-乙烯基吡咬)分子能夠在多個位置和鋰離子配位的情況下，可使用鋰離子和無機(jī)化合物膠凝合適的電解質(zhì)溶液。依據(jù)本發(fā)明制備的電解質(zhì)組合物可以包括少量的水、碘化物熔鹽、有機(jī)聚合物和其他合適的加入了比如鋰的金屬離子的化合物凝膠體。凝膠化的電解質(zhì)可以加入到個別的柔性光電池、傳統(tǒng)的太陽能電池、光電纖維、相互連接的光電模塊和其他合適的裝置中。在圖17中示出的虛線表示在引入合適的金屬離子之后當(dāng)成分電解質(zhì)溶液和有機(jī)化合物凝膠化時出現(xiàn)在光電凝膠電解質(zhì)中的鍵類型。能夠在多個位置配位金屬離子而適用于本發(fā)明的非窮舉性有機(jī)化合物實(shí)例包括各種聚合物、星爆式/樹枝式分子和包含例如聚氨酯、酯、乙烯/丙烯氧化物/亞胺片斷、吡啶、嘧啶、N-氧化物、咪唑、睡唑、三唑、聯(lián)吡。定、喹啉、聚胺、聚酰胺、尿素、p-二酮和P-鞋基酮的多官能團(tuán)的其他分子。更普遍的，在各種實(shí)例中使用的多配位分子可以是擁有能夠形成配合物的兩個或多個配位體或配位基的高分子或小有機(jī)分子。配位基是含有至少一個具有大電子密度的供體原子的官能團(tuán)，例如氧、氮、硫或磷等，其可與適當(dāng)金屬離子形成單齒或多齒配合物。配位基可以存在于非聚合材料或聚合體材料的支鏈或者部分主鏈中，或作為樹枝式或星爆式分子存在于非聚合材料或聚合體材料中。單齒配位體的例子包括例如乙烯氧基、烷氧基、吡啶和烷基-亞胺化合物等。雙齒和多齒配位體的例子包括聯(lián)吡咬、聚吡啶、聚氨酯基、羧基和酰胺。依據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)例，以室溫或在低于約30(TC的提高的溫度下制備具有包括鋰離子的凝膠電解質(zhì)1700的染料敏化的光電池。該溫度可以低于約100°C,并且優(yōu)選以室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)實(shí)施電解質(zhì)溶液的凝膠化。在各種說明性實(shí)例中，可以調(diào)整電解質(zhì)溶液的粘度以利用比如絲網(wǎng)印刷和照相凹版印刷技術(shù)的印刷技術(shù)促進(jìn)凝膠電解質(zhì)的沉積。在較高的溫度會打破鋰離子和各種配位體的配位，從而會在以DSSC為基礎(chǔ)的光電模塊制備中允許容易地處理凝膠電解質(zhì)組合物?？梢允褂闷渌慕饘匐x子形成熱逆變凝膠或不可逆變的凝膠。合適的金屬離子的例子包括Li+、Cu2+、Ba2+、Zn2+、Ni2+、Ln3+(或其他鑭系金屬)、Co2+、Ca2+、Al3+、Mg"和能夠和配位體配位的任何其他金屬離子。圖18描述了由鋰離子通過配位有機(jī)聚合物、聚環(huán)氧乙烷(PEO)形成的凝膠電解質(zhì)1800。顯示出PEO聚合物部分是在鋰離子周圍配位并互相交連在一起。在另一個實(shí)例中，與各種聚合物鏈配位的金屬離子能被加入可逆的氧化還原電解質(zhì)部分中以促進(jìn)凝膠。從結(jié)合得到的凝膠電解質(zhì)組合物使用于各種光電池實(shí)例，比如光電纖維、光電池和電相互連接的光電模塊?；剡^來參照圖1-4,載電荷材料115,215,315和415可以包括具有能夠在多個位置與金屬離子配位的有機(jī)化合物的電解質(zhì)組合物；比如鋰的金屬離子；以及電解質(zhì)溶液。可以組合這些材料以制備使用于載電荷材料115,215,315和415層的膠化的電解質(zhì)組合物。在一個實(shí)例中，載電荷材料115,215,315和415包括氧化還原系統(tǒng)。合適的氧化還原系統(tǒng)可以包括有機(jī)和/或無機(jī)氧化還原系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的例子包括但不限于硫酸鈰(III)/鈰(IV)、溴化鈉/溴、碘化鋰/石典、Fe2+/Fe3+、(02+/(:03+和紫精。下面提供了在具有凝膠電解質(zhì)組合物的DSSC的情形中的本發(fā)明的實(shí)例。依據(jù)下述程序制備在下述實(shí)例中使用的光電極。將水性二氧化鈦懸浮液(P25,使用懸浮液制備技術(shù)制備，全部固體含量在30-37%的范圍內(nèi))旋轉(zhuǎn)澆射于涂覆了Sn02:F的載玻片(15Q/cm2)。氧化鈦涂層的典型厚度是8pm左右。以室溫對涂覆的玻片進(jìn)行晾干，并以45(TC的溫度燒結(jié)30分鐘。在將玻片冷卻至約80'C之后，將玻片浸漬入在乙醇中的3xIO"M的N3染料溶液中一個小時。移出玻片并以乙醇進(jìn)行沖洗，并在玻片溫?zé)嵫b置之上以40。C進(jìn)行大約10分鐘的干燥。將玻片切割成有效面積為大約0.7厘米x0.7厘米的正方形電池。使用玻璃棒將制備的凝膠涂覆于光電極之上，并將其夾在鍍鉑涂覆的、Sn02:F涂覆的導(dǎo)電載玻片之間。在AMI.5的太陽能模擬條件中(也就是具有強(qiáng)度為1000W/m2的光的輻射)測量電池性能。實(shí)施例9在以標(biāo)準(zhǔn)離子液體為基礎(chǔ)的電解質(zhì)組合物中的碘化鋰的作用在該說明性實(shí)施例中，所使用的標(biāo)準(zhǔn)的、離子性、液體為基礎(chǔ)的氧化還原電解質(zhì)組合物包含混合物，該混合物包含99%(重量)的以咪唑碘4翁鹽為基礎(chǔ)的離子液體和1%的水(重量)，其結(jié)合有0.25M的缺和0.3M的曱基苯并咪唑。在各種試驗(yàn)中，具有至少0.10M的碘濃度的電解質(zhì)溶液顯示出了最佳的太陽能轉(zhuǎn)換效率。在標(biāo)準(zhǔn)的組合物中，使用丁基曱基咪唑碘徵鹽(MeBuImI)作為離子液體。隨著碘濃度的增大光電壓減小，同時光電導(dǎo)效率和轉(zhuǎn)換效率至少增大至0.25M碘濃度。增加碘化鋰至標(biāo)準(zhǔn)的組合物中提高了光電特性V。c和Isc和il。因此，除了作為凝膠劑的鋰的作用，它可以用于提高全部的光電特性。表3總結(jié)了Lil對光電特性的作用。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>下面參考占空因數(shù)，并從太陽能轉(zhuǎn)換效率對開路電壓和短路電流乘積的比率計(jì)算該占空因數(shù)，也就是，F(xiàn)F=i]/[V。c*Isc]。實(shí)施例10陽離子在光電特性的增強(qiáng)上的作用為了確定光電特性的增強(qiáng)是否是由于鋰或碟化物的存在引起的，使用了各種碘化物與包括鋰、鉀、銫和四丙基銨碘化物的陽離子進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)。將碘化物濃度固定為376pmols每克標(biāo)準(zhǔn)的電解質(zhì)組合物。使用的標(biāo)準(zhǔn)組合物是包含99%的MeBuImI和1%的水的混合物，其結(jié)合了0.25M的碘和0.3M的曱基苯并咪哇。376pmols每克標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)組合物的各種碘化鹽溶解于電解質(zhì)中。觀測到Lil的完全溶解。其它的鹽需要長時間溶解并且不會在整個實(shí)驗(yàn)過程中完全溶解。使用所制備的包含各種陽離子的電解質(zhì)制備以DSSC為基礎(chǔ)的光電池。表4示出了各種陽離子對光電特性的作用。從表4的第二列可以明顯看出相比較于標(biāo)準(zhǔn)的配方，Li+離子示出了增強(qiáng)的光電特性，同時其它的陽離子沒有顯現(xiàn)出對增強(qiáng)光電特性的貢獻(xiàn)。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>實(shí)施例11離子液體類型的作用在本發(fā)明的一個方面中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以MeBuImI為基礎(chǔ)的電解質(zhì)組合物實(shí)施起來稍微好于以MePrlml為基礎(chǔ)的電解質(zhì)。此外，如表5所示，試驗(yàn)結(jié)果表明，以1/1混合的MeBuImI和MePrlml顯示出好于MeBuImI的性能。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>實(shí)施例12組合物A中使用由鋰引發(fā)的凝膠以代替二溴化合物在該說明性實(shí)施例中，通過將0.09M的碘溶入由99.5重量％的l-甲基-3-丙基咪唑碘像鹽和0.5重量％的水構(gòu)成的混合溶劑中制備組合物A。然后，將0.2克的聚(4-乙烯基吡啶)("P4VP",—種含氮化合物)溶入10克組合物A中，進(jìn)一步將0.2克的1,6-二溴己烷(一種有機(jī)溴化物)溶入得到的組合物A溶液中，從而獲得電解質(zhì)組合物，其是凝膠電解質(zhì)的前體。當(dāng)使用5重量％的碘化鋰(每克標(biāo)準(zhǔn)的電解質(zhì)組合物含376(^mols的鋰鹽)作為在包含(i)2重量％的P4VP和(ii)包含99.5%的MePrlml和0.5%的水的混合物的電解質(zhì)組合物中的月交凝劑時迅速出現(xiàn)凝膠。當(dāng)上下顛倒含有由鋰引發(fā)的凝膠的小瓶時凝膠不會流動。一種方法是使用二溴化合物，其產(chǎn)生了交聯(lián)區(qū)域懸浮于液體中的相分離電解質(zhì)，其是流動的(甚至在以IOO'C進(jìn)行30分鐘凝膠處理之后)。具有和不具有Lil的組合物A的光電特性的比較示于下面的表6和表7中。結(jié)果表明可以使用鋰離子獲得適于制備以DSSC為基礎(chǔ)的光電池的功能性凝膠，同時也提高了光電特性。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>實(shí)施例13鋰鹽陰離子對DSSCs的效率和光電壓的作用實(shí)施試驗(yàn)以研究抗衡離子對鋰的作用，假設(shè)鋰具有明顯的增強(qiáng)DSSCs的整體效率的作用。每克包含MePrlml、1%的水、0.25M的碘和0.3M的曱基苯并咪唑的電解質(zhì)組合物使用376pmols的Lil、LiBr和LiCl以研究電池的光電特性。包含這些電解質(zhì)的電池的光電特性示于表8中。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage44</column></row><table>實(shí)施例14鈍化和增強(qiáng)的效率以及DSSCs的光電壓在光電池領(lǐng)域中，術(shù)語鈍化指的是在太陽能電池的電解質(zhì)內(nèi)部減少電子至核素的遷移的處理。典型的，鈍化包括通過在曱氧基丙腈的叔丁基吡啶的溶液中或在其他合適的化合物中沉浸處理毫微微粒層。在通過以染料處理光電池的比如二氧化鈦海綿體的毫微基質(zhì)層之后，可以存在染料已經(jīng)不能吸附的在毫微矩陣層中的區(qū)域。通常在DSSC上實(shí)施鈍化處理防止可逆的電子遷移反應(yīng)產(chǎn)生由還原劑存在于未染色的區(qū)域異致的終結(jié)。當(dāng)在DSSCs中使用包含各種鋰鹽和/或其它堿金屬鹽的離子液體混合物時，典型的鈍化作用不是必需的。使用不具有鈍化處理的鋰的氯化鹽獲得大于0.65V的光電壓。在該說明性實(shí)施例中，通過將DSSC沉浸入在曱氧基丙腈中的10重量％叔丁基吡啶的溶液15分鐘對它進(jìn)行鈍化。在鈍化之后，在玻片溫?zé)嵫b置之上保持40°C的溫度對DSSC進(jìn)行大約10分鐘的干燥。使用在本次研究過程中使用的每克標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)混合物376pmols的Lil、LiBr和LiCl使包含MePrlml、1%的水、0.25M的碘和0.3M的曱基苯并咪唑的電解質(zhì)組合物凝膠化。在電解質(zhì)中增加以叔丁基吡咬為基礎(chǔ)的鈍化劑增強(qiáng)了DSSC的光電壓，但由于減小了光導(dǎo)電率而減小了DSSC的效率。表9總結(jié)了鈍化對包含各種鋰卣化物的電解質(zhì)的光電特性的作用。<table>tableseeoriginaldocumentpage45</column></row><table>實(shí)施例15鋰在包含聚乙烯基吡啶的電解質(zhì)組合物的凝膠中的作用以及其它堿金屬離子對成膠性的作用鋰陽離子在包含例如P4VP的如2重量％的較小量的離子液體組合物的凝膠化中顯現(xiàn)得具有獨(dú)特的作用。使用比如鈉、鉀和銫的其它堿金屬離子以進(jìn)行凝膠試驗(yàn)。將比如碘化鋰、氯化鈉、碘化鉀、碘化銫的堿金屬鹽添加到包含丙基曱基咪唑碘4翁鹽(MePrlml)、1%的水、0.25M的硤和0.3M的曱基苯并咪唑的電解質(zhì)組合物的部分中。只有含碘化鋰的組合物在所使用的試驗(yàn)環(huán)境下凝膠化。在使用的試驗(yàn)環(huán)境下，包含鈉、鉀和銫的剩余三種組合物不凝膠。比如鈣、鎂和鋅的二價金屬離子以及比如鋁或其它過渡金屬離子的三價金屬是其它可能凝膠的鹽。實(shí)施例16缺和鋰的濃度對離子液體電解質(zhì)凝膠的作用在該說明性實(shí)施例中，通過添加鋰鹽至包含MeBylml、碘和2重量n/。P4VP的電解質(zhì)組合物制備凝膠。使用高溫?zé)Y(jié)、N3染料敏化的氧化鈦光電極和鍍鉑的Sn02:F涂覆的導(dǎo)電載玻片測試凝膠的光電特性。Lil和LiCl都可使包含少量(2%就是足夠的)的像P4VP的配位聚合物的以離子液體為基礎(chǔ)的組合物凝膠。在缺乏曱基苯并咪唑的組合物中，鋰不影響光電壓。5重量％對應(yīng)于這樣一種組合物，其包括每克離子液體376pmols的鋰鹽以及由99重量％的丁基甲基咪唑碘錄T鹽、1%的水、0.25M的碘和0.3M的曱基苯并咪唑形成的混合物。因此，1重量％對應(yīng)于376/5-75pmol鋰鹽每克離子液體的組合物。在表10中總結(jié)了光電特性。表105%Lil2,5%Lil5%LiCl2.5%LiCl0.05M碘Tl=1.6%Voc=0.6VIsc=4.89mAFF=0.54Vm=0.445VT]=1.23%Voc=0.59VIsc=4.21mAFF=0.495Vm=0.415VTl=0.64%Voc=0.59VIsc=2.95mAFF=0.36Vm=0.4VTl=1,19%Voc=0.58VIsc=3,87mAFF=0.53Vm=0.426VO.IM碘"=1,22%Voc=0.48VIsc=6.46mAFF=0.39Vm=0.349VTl=1.29%Voc=0.56VIsc=5.12mAFF=0.45Vm=0,386Vi]=2.83%Voc=0.57VIse=9.04mAFF=0.55Vm=0,422V1]=2.06%Voc=0.58VIsc=7,14mAFF=0.5Vm=0.42V0.25M碘Tl=2.58%Voc=0,55VIse=11.49mAFF=0.41Vm=0.338VTi=3.06%Voc=0.55VIsc=10.78mAFF=0.52Vm=0.36VT)=3.4%Voc=0.56VIsc=11.32mAFF=0,54Vm=0.369VTl=2.6%Voc=0.56VIse=10,18mAFF=0.46Vm=0,364V實(shí)施例17聚合物濃度對成膠性的作用以及氧化還原電解質(zhì)凝膠的光電特性在該說明性實(shí)施例中，改變聚合物濃度以研究其對凝膠粘度和光電特性的作用。用于研究而使用的電解質(zhì)組合物是包含99%的MeBuImI、1%的水、0.25M的碟、0.6M的Lil和0.3M的曱基苯并咪唑的混合物。從1%到5%改變聚合物P4VP的濃度。當(dāng)向下傾斜包含凝膠的小瓶時具有1%的P4VP的電解質(zhì)組合物流動得較慢。具有2%、3%、5%的凝膠則不會流動。相比較于2%的P4VP制品，具有5%的P4VP的凝膠顯現(xiàn)出更多的固態(tài)。表11總結(jié)了包含被研究的各種P4VP含量的凝膠的光電特性。結(jié)果表明隨著通過增加P4VP的含量獲得的粘度的增加，光電特性不發(fā)生改變。因此，可以調(diào)整凝膠的粘度而不會引起光電特性的退化。曱基苯并咪唑?qū)Λ@得高的ri是必需的。增加碘的濃度至0.25M也會增加效率。超過0.25M,會強(qiáng)烈地減小光電壓，減小了整體效率。沒有發(fā)現(xiàn)其它金屬離子或像銫、鈉、鉀或四烷基銨離子的陽離子會對提高效率有貢獻(xiàn)，并且不會引起電解質(zhì)溶液的凝膠。此外，發(fā)現(xiàn)通過增強(qiáng)光電壓而不引起減小包含曱基苯丙咪唑的組合物的光導(dǎo)電性，氯化物陰離子與鋰一起會提高效率。表11<table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table>D.共敏化劑依據(jù)說明性實(shí)施例，上面描述的光敏劑包括第一敏化染料和第二電子供體物質(zhì)、即"共敏化劑"?？蓪⒌谝幻艋玖虾凸裁艋瘎┮黄鹛砑踊蚍謩e添加以形成在圖1-4中示出的光敏化的相互連接的毫微微粒材料112，212,312和412。如關(guān)于圖l-4在上面提到的，敏化染料促進(jìn)入射可見光轉(zhuǎn)化成電流以產(chǎn)生期望的光電效應(yīng)。在一個說明性實(shí)施例中，共敏化劑贈與電子至受體以形成穩(wěn)定的陽離子原子團(tuán)，其提高了從敏化染料至半導(dǎo)體氧化物毫微微粒材料的電荷轉(zhuǎn)移的效率，并減小了至敏化染料或共敏化劑的反向電子轉(zhuǎn)移。共敏化劑優(yōu)選包括(l)在氮原子上的自由電子對和芳環(huán)的雜化軌道的共軛，該氮原子鍵合到芳環(huán)上，以及在電子轉(zhuǎn)移之后，通過這些雜化軌道得到的陽離子原子團(tuán)的共振穩(wěn)定性；以及(2)比如羧基或磷酸根的配位基，其功能是將共敏化劑錨定至半導(dǎo)體氧化物。合適的共敏化劑的例子包括但不限于芳族胺(例如三苯胺和它的衍生物)、^唑和其它稠環(huán)類似物。再次回頭參考圖1-4,共敏化劑電耦合至光敏化的相互連接的毫微微粒材料112，212，312及412的導(dǎo)電帶。合適的配位基包括但不限于羧基、磷酸根或比如是肘或a酮烯醇化物的螯合基。在下面的表12-18中顯示的結(jié)果表明當(dāng)共敏化劑與敏化染料一起在高溫?zé)Y(jié)或低溫相互連接的二氧化鈦的表面上共同吸附時，光電池效率增加。在表12到18中，利用AM1.5太陽能模擬條件(也就是具有強(qiáng)度為1000W/m2的光的輻射)得到特性?？梢允褂玫囊后w電解質(zhì)包括1MLil、1M的叔丁基吡啶、在3-曱氧基丙腈中的0.5M12。在表中示出的數(shù)據(jù)表示用于低溫相互連接(表15、17和18)和高溫?zé)Y(jié)(表12、13、14和16)二氧化鈦毫微微粒的一個或多個操作電池參數(shù)的增強(qiáng)。列出的太陽能電池特性包括ri、V。c、Ise、FF、Vm和Im。敏化劑與共敏化劑的比率基于在敏化溶液中光敏劑的濃度。具體的，發(fā)現(xiàn)如果共敏化劑的濃度低于染料濃度的大約50mol%，芳族胺增強(qiáng)了染料敏化的二氧化鈦太陽能電池的電池性能。在圖19和20中示出了優(yōu)選芳族胺的通常分子結(jié)構(gòu)的例子。優(yōu)選地，共敏化劑的濃度在大約lmol。/。到大約20mol。/。的范圍中，并且更優(yōu)選地，在大約1mol。/。到大約5mol%的范圍中。圖19A描述了可以作為共敏化劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)1900。通過它的配位基或螯合基A,分子1900吸附至毫微微粒層的表面。A可以是如上面所述的羧酸基或它的衍生物、磷酸^f艮、肟或a酮烯醇化物。圖19B描述了結(jié)構(gòu)1900的說明性實(shí)例1910,也就是DPABA(二苯胺苯甲酸)，其中A-COOH。圖19C描述了稱為DEAPA(N'，N-二苯胺苯丙酸)的另一種具體胺1320,其中A為羧基衍生物COOH。圖20A示出了可以作為共敏化劑或敏化染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)1930。該分子不吸收超過500nm的輻射，并且通過它的配位基或螯合基A吸附至毫微微粒層的表面。A可以是羧酸基或它的衍生物、磷酸根、肟或a酮烯醇化物。每個R,和R2可以是苯基、烷基、取代的苯基，或卡基。優(yōu)選地，烷基可以包含1到10個碳。圖20B描述了結(jié)構(gòu)1930的說明性實(shí)例1940,也就是DPACA(2,6雙(4-苯曱酸)-4-(4-N,N-二苯胺)苯基吡啶羧酸)，其中R,和R2是苯基，A是COOH。DPACA1940可按如下方式合成。將1.49克(9.08mmol)的4-乙酰基苯甲酸、1.69克(6.18mmol)的4-N，N-二苯基苯曱醛和5.8克(75.2mmol)的醋酸銨添加至配備冷凝器和攪拌槳的100ml圓底燒瓶中的60ml的醋酸中。在氮?dú)庵幸詳嚢鑼θ芤哼M(jìn)行5個小時的加熱回流。將反應(yīng)冷卻至室溫并澆進(jìn)150ml的水中，以150ml的二氯甲烷對其進(jìn)行萃取。分離二氯曱烷并以旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器對其進(jìn)行蒸發(fā)，得到了黃色的油。然后在硅凝膠柱上以4%的曱醇/二氯甲烷洗提以給出橙色固體的產(chǎn)物。以曱醇對固體清洗并進(jìn)行真空干燥以給出0.920克的DPACA。溶點(diǎn)是199°-200°,入MAx是421nm，并且摩爾消光系數(shù)E是39，200Lmole"cm"。通過NMR光譜學(xué)確認(rèn)該結(jié)構(gòu)。列出的太陽能電池特性包括Ti,V。c，Isc,FF,Vm和Im。敏化劑與共敏化劑的比值是以敏化溶液中的光敏劑的濃度為基準(zhǔn)的。表12給出了用高溫?zé)Y(jié)二氧化鈦的結(jié)果；通過在lmMN3染料的溶液中和DPABA的三種濃度的通宵浸透進(jìn)行光敏化。表12也示出了對于優(yōu)選的20/1(染料/共敏化劑)比率，平均n為最大。表12<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>表13示出了使用截止濾光片(第三和第四條目(entries))同時照射電池以測試它的I-V特性的結(jié)果。表13也表明當(dāng)存在DPABA時仍然會增強(qiáng)電池的效率，同時表明當(dāng)不存在濾光片時，由于DPABA對UV光的吸收以及隨后的電荷注入，它的作用不會簡單。圖21描述了DPABA的吸光率對波長的函數(shù)曲線圖2100，DPABA在400nm以下吸收光線。由于截止濾光片的吸收是大的，幾乎沒有光到達(dá)DPABA的吸收帶。表13<table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table>表14表明在所述條件下，添加三笨胺自身(也就是沒有比如羧基的二氧化鈦配位基)不會明顯提高效率。表14<table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table>表15表明使用低溫?zé)Y(jié)相互連接二氧化鈦時效果是存在的，并且20/1(染料/共敏化劑)的比率是優(yōu)選的。表15<table>tableseeoriginaldocumentpage52</column></row><table>表16給出了以高濃度N3染料敏化的高溫?zé)Y(jié)二氧化鈦，同時對共敏化劑保持20/1比率的結(jié)果。條目l和2表明由于共敏化劑，提高了電池性能。條目3示出了僅DPABA作為敏化劑的作用，其表明當(dāng)以全部太陽能譜照射(其包括低強(qiáng)度UV輻射)時，該材料自身作為敏化劑。表16總體條件I-V特性條件電池面積cm2vocVmA/cm2vmVIscmA/cm2FF%吸附溫度RT'C8mMN3/疏質(zhì)子極性溶劑，1小時,對照0.490.688.510.4410.070.553.740.490.678.280.449.750.563.64染料的溶劑絲子極腿劑0.490.689.160.4210.800.523.85平均0.490.688.650.4310.210.543.740.108mMN3,0.4mMDPABA于絲子極性溶劑中，20/1,1小時0.490.689.520.4411.180.554,190.490.689.960.4411.590.564.380.490.659.810.4212.130.524.12平均0.490.679.760.4311.630.544.230.145mMDPABA于疏質(zhì)子極性溶劑中，通宵0.490.551.020.421.220.640.430.490.550.940.411.130.620.390.490.580.890.441.070.630.390.490.560.950.421.140.630,400.02表17示出了低溫相互連接的二氧化鈦的結(jié)果。條目5示出了僅DPACA作為敏化劑的影響，其表明當(dāng)以全部太陽能譜照射(其包括低強(qiáng)度UV輻射)時，該材料自身作為敏化劑。表17<table>tableseeoriginaldocumentpage54</column></row><table>表18示出了低溫相互連接的二氧化鈦的結(jié)果。條目6示出了僅DEAPA作為敏化劑的影響，其表明當(dāng)以全部太陽能語照射(其包括低強(qiáng)度UV輻射)時，該材料自身作為敏化劑。表18<table>tableseeoriginaldocumentpage55</column></row><table>微粒相互連接形成。可以以室溫用半導(dǎo)體氧化物的配方涂覆，其以大約50。C和150。C之間的溫度進(jìn)行干燥，得到機(jī)械穩(wěn)定的半導(dǎo)體毫微微粒薄膜，其與透明導(dǎo)電氧化物(TCO)涂覆的塑料基板的粘合良好。在一個實(shí)例中，由一種分散液形成光敏化的相互連接的毫微微粒材料112，212,312和412的毫微微粒半導(dǎo)體，該分散液為可商購的Ti02毫微微粒的水、一種聚合物粘合劑以及具有或不具有乙酸的分散液。使用的聚合物粘合劑包括但不限于聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、羥乙基纖維素(HOEC)、羥丙基纖維素、聚乙烯醇(PVA)和其它水可溶的聚合物。半導(dǎo)體氧化物微粒如Ti02對聚合物的比率，以重量計(jì)算，可以在大約100:0.1至100:20之間，并且優(yōu)選的在大約100:1至100:10之間。在配方中乙酸的存在有助于提高涂層對TCO涂覆基板的粘合。然而，乙酸對本發(fā)明的該方面不是必須的，并且不使用乙酸的半導(dǎo)體氧化物分散液也令人滿意。在另一個實(shí)例中，Ti02毫微微粒與聚合物粘合劑例如PVP、布特伐爾、乙基纖維素等一起分散于有機(jī)溶劑如異丙醇中。在另一個說明性實(shí)例中，通過使用交聯(lián)劑以相互連接半導(dǎo)體毫微微?？梢赃M(jìn)一步提高半導(dǎo)體氧化物涂層的機(jī)械完整性和基于該涂層的染料敏化電池的光電性能。上面描述的聚合連接劑可以用于該用途。可將這些交聯(lián)劑直接施加進(jìn)二氧化鈦涂層配方中，或作為比如乙醇、異丙醇或丁醇的有機(jī)溶劑中的溶液在干燥二氧化鈦涂層之后的步驟中施加。例如，隨后將薄膜加熱至范圍在大約70°C至大約140°C的溫度會導(dǎo)致Ti02毫微微粒之間的Ti02橋的形成。優(yōu)選地，基于二氧化鈦，在該例子中的聚合連接劑的濃度的范圍在大約0.01到大約20重量％。F.半導(dǎo)體底漆層涂層在另一個說明性實(shí)例中，本發(fā)明提供半導(dǎo)體氧化物材料和在基板材料上涂覆半導(dǎo)體氧化物毫微微粒層以形成DSSCs的方法。圖22描述了依據(jù)本發(fā)明涂層處理的說明性實(shí)例2200。在該說明性實(shí)例中，用半導(dǎo)體氧化物的第一底漆層2220涂覆基板材料2210,然后將半導(dǎo)體氧化物的毫微微粒2230的懸浮液涂覆于底漆層2220之上。底漆層2220可以包括真空涂覆的半導(dǎo)體氧化物薄膜(例如Ti02薄膜)?？商娲?，底漆層2220可以包括具有半導(dǎo)體氧化物(例如Ti02、Sn02)的粒的薄涂層。底漆層2220也可以包括聚合連接劑或前體溶液的薄層，其中的一個例子是在上面的圖15中示出的Ti(IV)丁氧金屬聚合物1500。依據(jù)本發(fā)明的一個說明性實(shí)例，基板材料2210是圖1-4中所示的導(dǎo)電纖維芯線102或202或內(nèi)部電導(dǎo)體304或404。因此，基板材料2210是透明的、導(dǎo)電的塑料基板。依據(jù)該說明性實(shí)例，毫微微粒2230的懸浮液是圖1-4的光敏化的相互連接的毫微微粒材料112，212,312和412。利用真空涂覆、旋轉(zhuǎn)涂覆、葉片涂覆或其它涂覆方法，可以使用包括Sn02、Ti02、Ta2Os、Nb2Os和ZnO等大量的半導(dǎo)體金屬氧化物以薄膜、微?；蚯绑w溶液的形式作為底漆層。底漆層2220提高了如層2230的毫微結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物薄膜至基板材料2210的粘合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用了這種底漆層對DSSCs的性能的增強(qiáng)，并在下面對其進(jìn)行描述。由于半導(dǎo)體氧化物毫微微粒(或光電極)和透明導(dǎo)電氧化物涂覆的塑料基板之間的粘合的增加以及較高的分路阻抗引起了性能的增強(qiáng)。下面是在包括二氧化鈦毫微微粒層的DSSCs的情況下，本發(fā)明的該方面的各種說明性實(shí)例的實(shí)施例。實(shí)施例18作為底漆層用于毫微微粒Ti02光電極的真空涂覆Ti02在該說明性實(shí)例中，在聚酯(這里為PET)基板上的ITO涂覆層上以真空對具有厚度范圍從2.5nm到100nm的丁102薄膜進(jìn)行噴涂涂覆。將以水為基礎(chǔ)的Ti02(P25,具有21nm的平均微粒尺寸)漿液旋轉(zhuǎn)涂覆于具有噴涂涂覆的薄Ti02的ITO/PET和普通的ITO/PET(也就是不具有噴涂涂覆薄的Ti02的部分)之上。將涂覆的薄膜浸泡進(jìn)丁醇中的聚[Ti(OBU)4]溶液，然后以120。C加熱處理2分鐘。將低溫反應(yīng)性相互連接的薄膜放置于疏質(zhì)子極性溶劑為基礎(chǔ)的N3染料溶液(8mM)中2分鐘。以鉑(Pt)相輔助電極、廠/13一液體電解質(zhì)、2milSURLYN和銅導(dǎo)帶獲得光電池，使用太陽模擬器實(shí)施I-V特性測量。涂覆在用薄Ti02涂覆的ITO/PET之上的從P25漿液得到的毫微結(jié)構(gòu)的Ti02薄膜的粘合比普通的ITO/PET之上的薄膜好。相比較于在普通的ITO/PET之上的那些，從用薄Ti02噴涂涂覆的ITO/PET之上制備的PV電池也觀測到好的光電池的性能。也獲得了占空因數(shù)上的改進(jìn)。在用薄Ti02噴涂涂覆的ITO/PETs之上獲得的光電池測量到高達(dá)0.67的FF。對于在普通的ITO/PET之上獲得的光電池，觀測到的FF不大于0.60。在以薄Ti02噴涂涂覆的ITO/PET之上制備的光電極上測得較高的光電轉(zhuǎn)換效率(大約比用普通的ITO/PET獲得的光電極高17%)。對于在以薄Ti02噴涂涂覆的Ti02ITO/PET之上制備的光電池也觀測到分路阻抗的提高。實(shí)施例19作為用于Ti02懸浮液的底漆層的Ti02微粒在該說明性實(shí)例中，Ti02微粒充分的小，以至于它們可以居于PET基板上的ITO的尖峰之間的凹谷中，其通過水解鈦(IV)異丙醇鹽制備。然后以800rmp將微粒旋轉(zhuǎn)涂覆于ITO層之上。然后以800rmp將微粒尺寸大約平均為21nm的37%的ITO(P25)懸浮液旋轉(zhuǎn)涂覆于微粒層之上。通過在丁醇中的0.01摩爾Ti(IV)丁氧金屬聚合物的15分鐘的浸漬，緊接著，在以12(TC加熱2分鐘之前在玻片溫?zé)嵫b置上以50。C進(jìn)行干燥，從而以低溫相互連接涂覆的Ti02。通過浸入8mM疏質(zhì)子極性溶液2分鐘以N3染料對相互連接的涂層進(jìn)行染色，然后用乙醇進(jìn)行清洗并在玻片溫?zé)嵫b置上以5(TC進(jìn)行干燥2分鐘。以相同的方式制備對照涂層，除了不使用微粒底漆涂層。利用太陽模擬器測量電池的性能特性。在下面的表19中列出了測試和對照的結(jié)果。用于Ti02懸浮液的作為底漆涂層的氧化錫的微粒得到了相同的改進(jìn)。表19<table>tableseeoriginaldocumentpage59</column></row><table>實(shí)施例20作為用于Ti02的底漆層在丁醇(前體溶液)中的鈦(IV)丁氧金屬聚合物在另一個測試中，以800rpm在ITO/PET塑料基板之上噴涂涂覆0.01摩爾的丁醇中的鈦(IV)丁氧金屬聚合物。以800rmp旋轉(zhuǎn)涂覆平均微粒尺寸大約為21nm的43%的Ti02(P25)懸浮液。通過在丁醇中的0.01摩爾Ti(IV)丁氧金屬聚合物的15分鐘的浸漬，緊接著，在以120。C加熱2分鐘之前在溫?zé)嵫b置上以50'C進(jìn)行干燥，從而以低溫相互連接涂覆的Ti02。通過浸入8mM疏質(zhì)子極性溶液2分鐘以N3染料對燒結(jié)的涂層進(jìn)行染色，然后使用乙醇進(jìn)行清洗并在玻片溫?zé)嵫b置上以5(TC進(jìn)行干燥2分鐘。以相同的方式制備對照涂層，僅除了不使用底漆層涂層。利用太陽模擬器測量電池的I-V特性。在表20中列出了測試和對照的結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage60</column></row><table>實(shí)施例21光電纖維圖23描述了說明性的光電纖維2300。在氫氟酸與硝酸的混合物中清洗鈦導(dǎo)線2304導(dǎo)致其表面變成微粒狀，將鈦導(dǎo)線2304用Ti02微粒2308的分散液(異丙醇基，34.9%為固態(tài)，1/480含0.073%聚丁氧基鈦酸酯的丁醇溶液被加到其中)涂敷。使用開口直徑約為10密耳(mil)的錐形玻璃涂藥器將該分散液涂到鈦導(dǎo)線2304上。為了提高Ti02涂層2308的完整性及處理有涂層導(dǎo)線的能力，Ti02涂層2308在相對較高的溫度(約450。C)燒結(jié)30分鐘。在室溫條件下將Ti02涂層2308浸入8mM的N3-染料溶液中2分鐘，在乙醇中浸泡45秒并風(fēng)干來使其染料敏化。帶有Ti02涂層2308的鈦導(dǎo)線2304被插入到保護(hù)層2312內(nèi)，保護(hù)層2312為TEFLON(DuPont公司有售)微管(ZeusIndustrialProducts公司有售)。細(xì)鉑導(dǎo)線也被插入保護(hù)層2312作為對電極2316。保護(hù)層2312被液體電解質(zhì)溶液填充來完成光電纖維2300。在鈦導(dǎo)線2304上的TiO22308的典型干燥范圍為10密耳(mil)。鈦導(dǎo)線2304的直徑為7.7密耳(mil)。TEFLON微管保護(hù)層2312為16密耳(mil)，盡管也可以用20mil的微管。鉑導(dǎo)線對電極2316的直徑為3密耳(mil)。液體電解質(zhì)2320為含1M碘化鋰、0.05M碘和1M叔丁基吡咬的曱氧基丙腈溶液。在太陽能模擬器中測定光電特性。開路電壓V。c在0.70V0.73V范圍內(nèi)，短路電流Isc在4.1mA/cm24.6mA/cm2范圍內(nèi)。典型的電池的太陽能效率為1.53%。由陽極化鈦導(dǎo)線制成的光電纖維的平均太陽能效率為2.11%。保護(hù)層2312并不限于TEFLON。保護(hù)層可以是任何柔韌的可傳送光的聚合材料，包括但不限于聚丙烯酸酯聚酯薄膜、聚苯乙烯、聚脲、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等。可以將保護(hù)層2312涂敷在光電纖維2300上，而不是將電池嵌在保護(hù)層2312內(nèi)。涂敷方法包括但不限于噴涂、散涂或?qū)⒗w維浸泡在保護(hù)材料中來生成保護(hù)層2312。我們已經(jīng)參照具體的說明性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的展示和描述，但是應(yīng)該理解，在后附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對本發(fā)明可以有各種改動。通過舉例，任何公開的特性都可以與任何其他公開的特性相結(jié)合以形成光電池，光電模塊或光電纖維。權(quán)利要求1.一種光電材料，包括具有外表面的纖維芯線；透光的電導(dǎo)體；和光轉(zhuǎn)換材料，該光轉(zhuǎn)換材料設(shè)置在該纖維芯線的外表面與該透光的電導(dǎo)體之間，其中該光轉(zhuǎn)換材料包含異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該異質(zhì)結(jié)材料包含從由富勒烯、碳納米管和它們的組合構(gòu)成的群組中選出的材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該異質(zhì)結(jié)材料包含富勒烯。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該異質(zhì)結(jié)材料包含共扼聚合物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電材料，其中該共軛聚合物包含從由聚噻吩、聚喹啉、聚對苯乙炔和它們的組合構(gòu)成的群組中選出的聚合物。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光電材料，其中該光轉(zhuǎn)換材料還包含一種或多種類型的相互連接的金屬氧化物毫微微粒。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該纖維芯線包含柔軟的聚合物材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該纖維芯線包含聚對苯二曱酸乙二醇酯。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該纖維芯線包含從由亞麻、棉花、羊毛、絲綢、尼龍和它們的組合構(gòu)成的群組中選出的一種或多種材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該纖維芯線是基本電絕緣的。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電材料，進(jìn)一步包含設(shè)置在該纖維芯線的外表面上的內(nèi)置電導(dǎo)體。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電材料，其中該纖維芯線是基本導(dǎo)電的。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電材料，其中該纖維芯線包含從由金屬、金屬氧化物、金屬合金、導(dǎo)電聚合物、填充聚合物和它們的組合構(gòu)成的群組中選出的材料。14.包含權(quán)利要求1所述光電材料的制品。15.包含權(quán)利要求1所述光電材料的柔軟的紡織品。16.—種光電制品，包括具有外表面的導(dǎo)電的纖維芯線；由該導(dǎo)電的纖維芯線的外表面支撐的光轉(zhuǎn)換材料；導(dǎo)線形式的對電極；和保護(hù)層，該保護(hù)層環(huán)繞該導(dǎo)電的纖維芯線、該光轉(zhuǎn)換材料和該對電極使該制品為纖維的形式。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電纖維，其中該保護(hù)層包含柔軟的聚合物材料。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電纖維，其中該對電極包含鉑。全文摘要本發(fā)明提供一種纖維形式的光電池，及制造該光電池的光電材料和方法。這些纖維可以用來形成柔軟的紡織品或織物。文檔編號H01G9/00GK101304073SQ20081011145公開日2008年11月12日申請日期2003年1月24日優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日發(fā)明者保羅·沃姆澤,凱斯尼·基蒂巴布,利安·李,埃德蒙·蒙特洛,羅伯特·?？颂?羅素·A·高迪亞那,艾倫·蒙特洛申請人:科納卡科技有限公司