專利名稱：一種太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能電池部件及其制備方法，尤其 涉及染料敏化太陽(yáng)能電池的凝膠電解質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
電解質(zhì)是太陽(yáng)能電池尤其是染料敏化太陽(yáng)能電池的核心部件，主要起傳輸氧化還 原對(duì)的作用，其性能的優(yōu)劣直接影響太陽(yáng)能電池效率。染料敏化太陽(yáng)能電池用電解質(zhì)存在液態(tài)、凝膠、固態(tài)等多種形式(參見(jiàn)=Dalton. Trans. 2008，2655-2666 ；Adv. Funct. Mater. 2009，19，1-16 ；Adv. Funct. Mater. 2007，17， 2645-2652)。其中液態(tài)電解質(zhì)多以有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)，如乙腈、甲氧基丙腈。此類液體 電解質(zhì)存在易揮發(fā)、封裝難、穩(wěn)定性差、高毒性等缺點(diǎn)(參見(jiàn)Adv. Funct. Mater. 2007，17， 2645-2652 ；Electrochimica Acta，2006，51，4243-4249)。而固態(tài)電池普遍效率低(參見(jiàn) Adv. Funct. Mater. 2007，16，1832-1838)。凝膠電池因具有較高的電池效率，受到社會(huì)的關(guān) 注。最近，凝膠電池的效率可達(dá)7%以上(參見(jiàn)Adv. Funct. Mater. 2007，17，2645-2652， Langmuir 2008，24，9816—9819)。近年來(lái)，由于離子液體具有零蒸氣壓、電化學(xué)窗口寬、耐熱穩(wěn)定性高、電導(dǎo)率高等 優(yōu)點(diǎn)，成為適用于太陽(yáng)能用的新型電解質(zhì)。但離子液體電解質(zhì)多呈現(xiàn)液態(tài)，存在長(zhǎng)時(shí)間使用 出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題，造成電池性能的下降，并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。目前，凝膠類染料敏化太 陽(yáng)能電池使用的聚合物多為常用的聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚環(huán) 氧乙烷、聚偏氟乙烯以及它們的共聚物，也有使用無(wú)機(jī)納米材料如Ti02、SiO2等膠凝劑，但 對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)率和碘的遷移沒(méi)有貢獻(xiàn)。凝膠電解質(zhì)一般都含有PC、EC、DMF, NMP, GBL、NMO 等高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，容易泄漏，并具有一定的毒性。例如專利號(hào)為200610105327. 0的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種聚合離子液體基凝 膠型聚合物電解質(zhì)及其制備方法，所述電解質(zhì)由聚甲基丙烯酸酯類聚合離子液體、單質(zhì) 碘、碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0. 5份二氧化硅組成。但這 種電解質(zhì)含有碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯等傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，容易泄露，并具有一定的毒性；聚 丙烯腈只具有支撐載體的作用，對(duì)凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率和碘的遷移沒(méi)有貢獻(xiàn)。公開(kāi)號(hào)為CN 101245186A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電 池用凝膠狀聚離子液體電解質(zhì)，它的重量百分比組分為聚組氨酸酯離子液體98 96%， 碘單質(zhì)1 2%，碘化鋰1 2%，全部總和為100% ；所述的聚組氨酸酯離子液體單體為 [R1NHCOOHCH2C3H2NR2NR3]+X、其中，R1為苯甲?；駼OC基；R2，R3為烷烴基，X為r、SeC或 SCN-0這種電解質(zhì)具有無(wú)毒、環(huán)境友好，且價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)；此外，這種組氨酸衍生物系列的 凝膠電解質(zhì)具有優(yōu)秀的粘結(jié)性能，使鉬電極牢固黏附，提高了電池的填充因子，并形成穩(wěn)定 性好的固態(tài)電解質(zhì)染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池，但電池效率較低，光電轉(zhuǎn)換效率為1. 99%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)，包括非 聚合型離子液體、添加劑和碘單質(zhì)，還包括樹(shù)枝狀離子液體，并且按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，各組分 的含量為


樹(shù)枝狀離子液體 非聚合型離子液體 添加劑
5-60% ； 15-85% ； 0. 5-10%
碘單質(zhì)0.5-15%;
所述樹(shù)枝狀離子液體為G1-X、G2-X或G3-X中的-
-種，其中，G1-X、G2-X 或 G3-X 的
化學(xué)式如下所示， Gl-XG2-X G3-X 所述非聚合型離子液體包括咪唑類離子液體zNlN^H^
和
并且按照質(zhì)量比，
其中 m = 0-5，η = 0-5 ;Z 選自1、SCN、BF4、CF3S03、 N (CN) 2、C (CN) 3、B (CN) 4、[N(SO2CF3)2]中的一種；所述添加劑選自叔丁基吡啶、N-甲基苯并咪唑或N- 丁基苯并咪唑的一種。所述添加劑的作用是提高開(kāi)路電壓。所述樹(shù)枝狀離子液體的制備方法可參照文獻(xiàn)Journal ofElectroanalytical Chemistry 2001，498，34—43 ；Angew. Chem. Int. Ed. 2000，39，807—809。
本發(fā)明同時(shí)提供制備上述凝膠電解質(zhì)的方法，包括以下步驟按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)樹(shù)枝狀離子液體5-60% ；非聚合型離子液體15-85% ；添加劑0.5-10%;碘單質(zhì)0.5-15%;將樹(shù)枝狀離子液體加入到非聚合型離子液體、添加劑和碘單質(zhì)組成的液體電解質(zhì) 中，在50-140°C下，密閉攪拌l_20h溶解均勻，形成凝膠電解質(zhì)。本發(fā)明所述凝膠電解質(zhì)適用于太陽(yáng)能電池，尤其適用于染料敏化太陽(yáng)能電池，應(yīng) 用上述凝膠電解質(zhì)制備太陽(yáng)能電池的方法包括以下步驟(1)按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)樹(shù)枝狀離子液體5-60% ；非聚合型離子液體15-85% ；添加劑0.5-10%;碘單質(zhì)0.5-15%;將樹(shù)枝狀離子液體加入到非聚合型離子液體、添加劑和碘單質(zhì)組成的液體電解質(zhì) 中，在50-140°C下，密閉攪拌l_20h溶解均勻，形成凝膠電解質(zhì)；(2)將步驟(1)所得凝膠電解質(zhì)趁熱加到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間， 通過(guò)進(jìn)一步加熱、抽真空處理使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封 裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明在凝膠電解質(zhì)體系中引入新型樹(shù)枝狀離子液體，形成空間網(wǎng)絡(luò)，電 解質(zhì)短時(shí)間內(nèi)就容易形成均一性很好的凝膠電解質(zhì)，可保持較高的電導(dǎo)率，有利于碘離子 的遷移；并且所述樹(shù)枝狀離子液體的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)結(jié)構(gòu)精細(xì)設(shè)計(jì)即可方便得到，如以Γ， Br_，Cl_等陰離子的聚離子液體為前驅(qū)體，通過(guò)陰離子交換技術(shù)可以非常方便的獲得各種陰 離子型的新型樹(shù)枝狀離子液體，進(jìn)而制備出多種凝膠電解質(zhì)，進(jìn)而可以選擇不同的樹(shù)枝狀 離子液體制備電池效率高的凝膠電解質(zhì)太陽(yáng)能電池；2.本發(fā)明制備的凝膠電解質(zhì)組成新穎，易封裝，電池的穩(wěn)定性高，電池效率高；電 池組裝程序少，成本低；并且本發(fā)明制備的準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠電解質(zhì)不含有傳統(tǒng)有毒 溶劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不易泄露和燃燒。


圖1為實(shí)施例一中Gl-X的制備流程示意圖，其中X為Br ；圖2為實(shí)施例二中G2-X的制備流程示意圖，其中X為Br ；圖3為實(shí)施例三中G3-X的制備流程示意圖，其中X為Br。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一Gl-Br的制備參見(jiàn)圖1，取2. 5份
加入1份
室溫?cái)嚢?br> 兩天，乙醚洗滌3次除去未反應(yīng)的原料，再除去溶劑。加入適量溴化氫和醋酸，60°C下反應(yīng)
6h后，除去原料和溶劑。再用乙醇溶解，加入2份
60 下充分反應(yīng)2天
后，除去乙醇，真空烘干。即得產(chǎn)品Gl-Br。
實(shí)施例二
G2-Br的制備參見(jiàn)圖2，取1份
加入4. 5份
乙醇為溶劑，60°C攪拌兩天，除去乙醇后，乙醚洗滌3次除去未反應(yīng)的原料，
再除去溶劑。加入適量溴化氫和醋酸，60°C下反應(yīng)8h后，除去原料和溶劑。再用乙醇溶解， 加入2份
，6(TC下充分反應(yīng)2天后，除去乙醇，真空烘干。即得產(chǎn)品G2-Br。 實(shí)施例三
G2-TFSI的制備參見(jiàn)圖3，取1份Gl-Br，去離子水溶解后，加入1. 2份雙三氟甲磺酰亞胺鋰(LiTFSI)，室溫?cái)嚢?2h后，除去水。即得產(chǎn)品G2-TFSI,
實(shí)施例四 Gl-I 0. 045g,
0. 38g,
0. 38g，叔丁基吡啶0. 09g，碘單質(zhì)0. 005g，50°C下，混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng)極 染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔 膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng) 光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為5. 0%。
實(shí)施例五 Gl-TFSI 0. 2g,
0. 25g，
0. 15g，叔丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 01g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極 染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太 陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 8%。
實(shí)施例六 Gl-PF6 0. 16g,
0. 048g,
0. 012g,叔丁基吡啶O. Olg，碘單質(zhì)0. 04g, 120°C下，混合攪拌2h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng) 極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太 陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 3%。
實(shí)施例七 G2-I 0. 045g,
0. 38g,
0. 38g，叔丁基吡啶0. 09g，碘單質(zhì)0. 005g，50°C下，混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng)極 染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔 膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng) 光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為3. 8%。
實(shí)施例八
0. 15g，叔丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 01g，80°C下，
混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步 抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液 體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池 (有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為5. 0%。
實(shí)施例九
0. 012g，叔丁基吡啶0. Olg，碘單質(zhì)0. 04g, 120°C下，混合攪拌2h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴 到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧 化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用 氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為 5. 3%。 實(shí)施例十
丁基吡啶0.04g，碘單質(zhì)0.01g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng) 極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜 多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬 太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為5. 5%。
實(shí)施例
丁基吡啶0. 09g，碘單質(zhì)0. 005g，50°C下，混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng) 極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 5%,
實(shí)施例十二
丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 01g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極 染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太 陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 3%。
實(shí)施例十三
0. 012g，叔丁基吡啶0. Olg，碘單質(zhì)0. 04g, 120°C下，混合攪拌2h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴 到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧 化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用 氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為 5. 1%。實(shí)施例十四
0. 2g，叔丁基吡啶0. 09g,碘單質(zhì)0. 005g, 50°C下，
混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步 加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體 凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有 效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為3. 5%。
實(shí)施例十五
0. 38g，叔丁基吡啶 0. 09g,碘單質(zhì) 0. 005g, 50°C 下，混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn) 一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子 液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電 池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 2%。
實(shí)施例十六 G3-TFSI 0. 2g,
0.25g
0. 15g，叔丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 01g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射 到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧 化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用 氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為 5. 4%。 實(shí)施例十七 G3-N (CN)2 0. 16g,
0.048g
0. 012g，叔丁基吡啶0. Olg，碘單質(zhì)0. 04g, 120°C下，混合攪拌2h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴 到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧 化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用 氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為 5. 0%。 實(shí)施例十八 G3-CF3S03 0 . 045g,
0.4g
0.4g丁基吡啶0. 09g，碘單質(zhì)0. 005g，50°C下，混合攪拌20h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng) 極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太 陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為5. 8%。
實(shí)施例十九
基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 03g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極染 料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔 膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng) 光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為6. 0%。
實(shí)施例二十 G2-CF3S03 0. 2g,
丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0. 01g，80°C下，混合攪拌15h，得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極 染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多 孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太 陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為5. 0%。
實(shí)施例二 i^一 G3-TFSI 0. 2g,
0. 25g,
0. 15g，叔丁基吡啶0. 04g，碘單質(zhì)0.01g，80°C下，混合攪拌12h，
得到凝膠電解質(zhì)，趁熱注射到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步抽真空使得凝 膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng) 能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)100mW/Cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積 0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 5%。
實(shí)施例二十二 G3-Br O . O 4 5 g ,
O . 3 8 g ,
0. 38g，叔丁基吡啶0. 09g，碘單質(zhì)0. 005g，50°C下，混合攪拌20h，
θ B(CN)4得到凝膠電解質(zhì)，趁熱滴到到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，進(jìn)一步加熱使得凝 膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng) 能電池。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)lOOmW/cm2條件下，測(cè)得電池(有效面積 0. 16cm2)光電轉(zhuǎn)換效率為4. 5%。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)，包括非聚合型離子液體、添加劑和碘單質(zhì)，其特征在于，還包括樹(shù)枝狀離子液體，并且按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，各組分的含量為樹(shù)枝狀離子液體5％ 60％；非聚合型離子液體 15％ 85％；添加劑0.5％ 10％；碘單質(zhì)0.5％ 15％；所述樹(shù)枝狀離子液體為G1 X、G2 X或G3 X中的一種，其中，G1 X、G2 X或G3 X的化學(xué)式如下所示，G1 XG2 XG3 X其中，X選自I 、Br 、Cl 、SCN 、N(CN)2 、C(CN)3 、B(CN)4 、BF4 、PF6 、CF3SO3 、C2F5SO3 、[N(SO2CF3)2] 或CF3COO 陰離子；所述非聚合型離子液體包括咪唑類離子液體和，并且按照質(zhì)量比，為1～4∶1，其中m＝0 5，n＝0 5；Z選自I、SCN、BF4、CF3SO3、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、[N(SO2CF3)2]中的一種；所述添加劑選自叔丁基吡啶、N 甲基苯并咪唑或N 丁基苯并咪唑的一種。FSA00000086120200011.tif,FSA00000086120200012.tif,FSA00000086120200021.tif,FSA00000086120200031.tif,FSA00000086120200032.tif,FSA00000086120200033.tif,FSA00000086120200034.tif
2.一種制備權(quán)利要求1所述凝膠電解質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟 按照權(quán)利要求1所述凝膠電解質(zhì)的組分，將樹(shù)枝狀離子液體加入到非聚合型離子液體、添加劑和碘單質(zhì)組成的液體電解質(zhì)中，在50-140°C下，密閉攪拌l_20h溶解均勻，形成 凝膠電解質(zhì)。
3.一種制備太陽(yáng)能電池的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)按照權(quán)利要求1所述凝膠電解質(zhì)的組分，將樹(shù)枝狀離子液體加入到非聚合型離子 液體、添加劑和碘單質(zhì)組成的液體電解質(zhì)中，在50-140°C下，密閉攪拌l_20h溶解均勻，形 成凝膠電解質(zhì)；(2)將步驟(1)所得凝膠電解質(zhì)趁熱加到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，通過(guò) 進(jìn)一步加熱、抽真空處理使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制 得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明將新型樹(shù)枝狀離子液體加入到非聚合型離子液體、添加劑、碘單質(zhì)的液體電解質(zhì)中，在50-140℃下，密閉攪拌1-20h溶解均勻，形成凝膠電解質(zhì)。趁熱滴到或注射到光陽(yáng)極染料二氧化鈦膜與Pt電極之間，通過(guò)進(jìn)一步加熱、抽真空處理使得凝膠電解質(zhì)完全滲透到二氧化鈦膜多孔膜中，再進(jìn)行封裝制得準(zhǔn)固態(tài)全離子液體凝膠太陽(yáng)能電池。本發(fā)明制備的凝膠電解質(zhì)不含有任何傳統(tǒng)的有毒溶劑，容易獲得，易封裝，電池的穩(wěn)定性高，電池效率高。電池組裝程序少，成本低。在室溫環(huán)境，使用氙燈模擬太陽(yáng)光，光強(qiáng)100mW/cm2條件下，測(cè)得電池光電轉(zhuǎn)換效率最高為6.0％。
文檔編號(hào)H01G9/022GK101901692SQ20101016122
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者嚴(yán)鋒, 孫寶全, 趙杰, 邱麗華 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)