專利名稱：高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池作為20世紀(jì)興起的一種新型電化學(xué)電池，具有廣闊的發(fā)展前景，其主要有三部分組成即工作電極、對電極以及電解質(zhì)。電解質(zhì)為染料敏化太陽能電池中重要的組成部分之一，主要有液態(tài)電解質(zhì)、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)及固態(tài)電解質(zhì)。目前，液態(tài)電解質(zhì)通常采用I-/I3-氧化還原電對、添加劑、有機溶劑等組成，但此種液體電解質(zhì)存在溶劑的揮發(fā)、泄露、封裝困難、電池穩(wěn)定性差等一些列問題，解決此類問題成為液態(tài)電解質(zhì)研究的重大難題。研究并開發(fā)新型有機溶劑，制備高穩(wěn)定性電解質(zhì)是解決此類問題的有效途徑。環(huán)丁砜是一種高極性溶劑，具有優(yōu)良的化學(xué)與熱穩(wěn)定性、較高的介電常數(shù)、在常溫下不揮發(fā)、能夠溶解氧化還原電對、添加劑等有機溶劑，以環(huán)丁砜作為有機溶劑，通過與其他有機溶劑復(fù)合配制，能較好地解決電解質(zhì)溶劑的揮發(fā)、泄露、封裝等問題。確保電解質(zhì)中各個組分的有效工作濃度，達到提高電池穩(wěn)定性的目的。

發(fā)明內(nèi)容
針對染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決電解質(zhì)溶劑的揮發(fā)、泄漏以及穩(wěn)定性差等問題，提供一種高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)，在基于常規(guī)液態(tài)電解質(zhì)原料的基礎(chǔ)上，引入環(huán)丁砜作為有機溶劑制備液態(tài)電解質(zhì)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)，其特征在于由Lil、I2,4-叔丁基吡啶、3-甲氧基丙腈和環(huán)丁砜組成；其中環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈的體積比為1 6 6 0 ；LiI 的濃度為 0. 3 0. 8mol/L ；I2 的濃度為 0. 03 0. 07mol/L ；4-叔丁基吡啶的濃度為0. 3 0. 8mol/L ；一種如上所述液態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于步驟如下a、將環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈在30°C條件下按比例混合，經(jīng)磁力攪拌器攪拌2h，再放入超聲震蕩器中處理池，然后放置陳化池后得復(fù)合有機溶劑；b、向上述復(fù)合溶劑中加入0. 3 0. 8mol/L的Lil、0. 03 0. 07mol/L的I2和 0. 3 0. 8mol/L的4-叔丁基吡啶；C、經(jīng)磁力攪拌器攪拌2h，再放入超聲震蕩器中處理2h，然后放置陳化池后得到高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果在于LiI，I2單質(zhì)為Γ/Ι3_氧化還原電對供體，以4-叔丁基吡啶為添加劑，有機溶劑為環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈復(fù)合溶劑，通過控制環(huán)丁砜與添加劑、氧化還原電對的配比來確保電解質(zhì)中各組分的有效工作濃度。環(huán)丁砜屬于高沸點有機溶劑，在常溫常壓下不揮發(fā)，確保了電解質(zhì)有機溶劑的穩(wěn)定性；在電解質(zhì)中環(huán)丁砜與 4-叔丁基吡啶、3-甲氧基丙腈形成氫鍵以及范德華力的作用，增大對4-叔丁基吡啶、3-甲氧基丙腈分子的束縛力，有利于減少其揮發(fā)。從而確保了氧化還原電對以及添加劑的有效濃度，能較好地改善電池的穩(wěn)定性能。本發(fā)明制造的高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)，對有機溶劑、添加劑具有較高的束縛力，有助于防止電解質(zhì)的揮發(fā)、泄漏等問題。其制備工藝簡單，穩(wěn)定性高，具有潛在的工業(yè)化實用性。


本發(fā)明共有附圖3張，其中圖1為實施例1電池試樣的光電性能曲線；圖2為實施例2電池試樣的光電性能曲線；圖3為實施例3電池試樣的光電性能曲線。
具體實施例方式實施例1在30°C條件下，量取體積比為2 3的環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈溶劑制成復(fù)合溶劑，加入0. 5mol/L的LiI,0. 05mol/L的I2和0. 5mol/L的4-叔丁基吡啶，經(jīng)磁力攪拌器攪拌2h，再放入超聲震蕩器中處理池，然后放置陳化池后得到電解質(zhì)溶液。將表面鍍有Pt的對電極疊放在工作電極(將定量的TW2粉體、冰醋酸、曲拉通X-100等制成TW2漿料，于表面鍍有致密薄膜的FTO導(dǎo)電玻璃上印刷TW2涂層光陽極-有效面積為0. 25cm2,經(jīng)熱處理、 染料敏化后得到工作電極)上，錯開兩電極，留出約5mm寬的導(dǎo)電部分作為電池測試用。用夾子將兩電極固定，利用虹吸原理在兩電極縫隙之間注入上述電解質(zhì)，得到簡易組裝電池。 采用&)larSimulator SS50 (AMI. 5,100mff/cm2) ,Keithley 2400 測試電池光電性能。圖 1為電池試樣的光電性能曲線，表1為該電池的光電性能參數(shù)，表2為組裝電池的光電轉(zhuǎn)換效率隨時間變化參數(shù)。表 權(quán)利要求
1.一種高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)，其特征在于由Lil、I2、4-叔丁基吡啶、3-甲氧基丙腈和環(huán)丁砜組成；其中環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈的體積比為1 6 6 0; LiI的濃度為0. 3 0. 8mol/L ； I2 的濃度為 0. 03 0. 07mol/L ； 4-叔丁基吡啶的濃度為0. 3 0. 8mol/L。
2.一種如權(quán)利要求1所述液態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于步驟如下a、將環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈在30°C條件下按比例混合，經(jīng)磁力攪拌器攪拌池，再放入超聲震蕩器中處理池，然后放置陳化池后得到復(fù)合有機溶劑；b、向步驟a制得的復(fù)合溶劑中按比例加入Lil、I2和4-叔丁基吡啶；C、經(jīng)磁力攪拌器攪拌池，再放入超聲震蕩器中處理池，然后放置陳化池后得到高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)及其制備方法。以環(huán)丁砜與3-甲氧基丙腈按體積比為1∶6～6∶0復(fù)合作為溶劑，加入濃度為0.3～0.8mol/L的LiI，濃度為0.03～0.07mol/L的I2，濃度為0.3～0.8mol/L的4-叔丁基吡啶，經(jīng)磁力攪拌器攪拌2h，再放入超聲震蕩器中處理2h，然后放置3h后得到電解質(zhì)溶液。本發(fā)明制造的高穩(wěn)定性染料敏化太陽能電池液態(tài)電解質(zhì)，對有機溶劑、添加劑具有較高的束縛力，有助于防止電解質(zhì)的揮發(fā)、泄漏等問題。其制備工藝簡單，穩(wěn)定性高，具有潛在的工業(yè)化實用性。
文檔編號H01M14/00GK102568835SQ20111044876
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉顯卿, 楊冬雪, 殷克劍, 秦穎, 胡志強, 黃德峰 申請人:大連工業(yè)大學(xué)