專利名稱：一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離子液體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池是新一代的太陽能電池。1991年，Gratzel M.在《Nature》上發(fā)表了關(guān)于染料敏化納米晶體太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cells，簡(jiǎn)稱DSSCs)的文章以較低的成本得到了大于7%的光電轉(zhuǎn)化效率，1997年，該電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了 10% 11%，短路電流達(dá)到18mA/cm2，開路電壓達(dá)到720mV ；從而引起了全世界的關(guān)注。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體太陽能電池相比，DSSCs制備工藝簡(jiǎn)單，不需要在高潔凈度下環(huán)境制造，加工成本低(制造成本僅為硅太陽能電池的1/5 1/10)；具有很好的透光性，可以與窗飾材料等集成作為新一代節(jié)能建筑材料；DSSCs可以在在各種光照條件下使用，不必陽光直射，在陽光散射的條件下也可以很好的利用太陽光，對(duì)光陰影不敏感；可在很寬溫度范圍內(nèi)正常工作等優(yōu)點(diǎn)；并且可以在柔性基板上制作。以上的特點(diǎn)使得染料敏化納米晶太陽能電池具有很好的大規(guī)模應(yīng)用前景。目前，染料敏化太陽能電池中的載流子傳輸材料主要基于Ι3_/Γ電對(duì)，它雖然具有電子交換速度快，與光生電子的復(fù)合速度慢等優(yōu)點(diǎn)，但是也有致命的缺點(diǎn)(1)對(duì)絕大多數(shù)金屬而言(如Ag、Cu、Al等常見金屬)，I3-表現(xiàn)出很強(qiáng)的腐蝕性，而對(duì)于大面積染料敏化太陽能電池來講，必須采用銀導(dǎo)電網(wǎng)格來降低電池的電阻，提高電流的收集效率，因此對(duì)銀柵網(wǎng)的保護(hù)面臨技術(shù)壁壘。同時(shí)，銀柵網(wǎng)的使用又犧牲了大面積電池的有效面積，降低了電池組件窗口面積的轉(zhuǎn)換效率；( I2單質(zhì)有一定的蒸汽壓，對(duì)電池的穩(wěn)定性有很大的影響，對(duì)于電池的封裝技術(shù)很高的要求；(3) I3VF電對(duì)對(duì)于可見光有一定的吸收；(4) I3VF電對(duì)的使用限制了電池的開路電壓的進(jìn)一步提高。開發(fā)研制新型的非碘氧化還原電對(duì)是染料敏化太陽能中有待解決的重要科學(xué)問題。離子液體是由一個(gè)大的陽離子和陰離子組成的在室溫或接近室溫時(shí)的處于液態(tài)的熔鹽體系。離子液體具有物理與化學(xué)上的獨(dú)特性質(zhì)，如處于液態(tài)范圍廣、沒有蒸氣壓、無味、無毒、不燃燒、可循環(huán)使用等，因此它被認(rèn)為是一種潛在的綠色溶劑而引起了學(xué)術(shù)界與企業(yè)界的高度重視，現(xiàn)在大量應(yīng)用于電池電解質(zhì)、合成與催化的溶劑、萃取劑等，因此有取代傳統(tǒng)工業(yè)合成中揮發(fā)性有機(jī)溶劑的趨勢(shì)。目前在DSSCs中研究的離子液體基電解質(zhì)按其所含氧化還原電對(duì)的不同，主要有含13_/1_、含(SCN)3_/SCN_和含GeCN)37SeCN_&離子液體基電解質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，所制備的離子液體用于制備基于〔TMFDS〕2+/TMTU氧化還原電對(duì)的用于染料敏化太陽能電池的傳輸材料。
一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，包括以下步驟1)以摩爾份數(shù)計(jì)，將1份的TMTU溶解于存在催化劑的甲苯溶液中，加入1 1. 2份的硫與TMTU在60 80°C反應(yīng)10 20h ；然后加入二氯甲烷和2 2. 2份以X為陰離子的鹽，加熱回流反應(yīng)10 20h，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至堿性后，反應(yīng)混合物用二氯甲烷萃??；合并有機(jī)相，干燥劑吸除水分后，再去掉二氯甲烷，得到[TMFDS] (X)2離子液體；所述的催化劑為基于聚苯乙烯-二乙烯苯(PS-DVB)的叔胺或季銨官能團(tuán)化的堿
性樹脂，其結(jié)構(gòu)式表示為
權(quán)利要求
1. 一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟以摩爾份數(shù)計(jì)，將1份的TMTU溶解于存在催化劑的甲苯溶液中，再加入1 1.2份的硫與TMTU在60 80°C反應(yīng)10 20h ；然后加入二氯甲烷和2 2. 2份以X為陰離子的鹽，加熱回流反應(yīng)10 20h，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至堿性后，反應(yīng)混合物用二氯甲烷萃??；合并有機(jī)相，干燥劑吸除水分后，再去掉二氯甲烷，得到[TMFDS] (X)2離子液體；所述的催化劑為基于聚苯乙烯-二乙烯苯(PS-DVB)的叔胺或季銨官能團(tuán)化的堿性樹脂，其結(jié)構(gòu)式表示為
2.如權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，其特征在于，所述的硫與TMTU的反應(yīng)是在65 70°C反應(yīng)12 15h。
3.如權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，其特征在于，所述的加熱回流為加熱至80 100°C進(jìn)行的回流反應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，其特征在于，所述的以X為陰離子的鹽為以X為陰離子的鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽或鑭鹽。
5.如權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，其特征在于，所述的干燥劑為無水硫酸鎂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于染料敏化太陽能電池的離子液體的制備方法，以摩爾份數(shù)計(jì)，將1份的TMTU溶解于存在催化劑的甲苯溶液中，加入1～1.2份的硫與TMTU在60～80℃反應(yīng)10～20h；然后加入二氯甲烷和2～2.2份以X為陰離子的鹽，加熱回流反應(yīng)10～20h，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系至堿性后，反應(yīng)混合物用二氯甲烷萃取；合并有機(jī)相，干燥劑吸除水分后，再去掉二氯甲烷，得到[TMFDS](X)2離子液體。用〔TMFDS〕2+/TMTU氧化還原電對(duì)來替代DSSC常用的I3-/I-氧化還原電對(duì)，其價(jià)格便宜，制備簡(jiǎn)單；對(duì)于金屬的腐蝕性顯著降低，明顯優(yōu)于I3-/I-電對(duì)，尤其適用于低成本的碳對(duì)電極。
文檔編號(hào)H01G9/035GK102391166SQ201110204058
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者劉文秀 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司