本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法、含該凝膠電解質(zhì)的染料敏化電池。

背景技術(shù)：
由于全球性能源危機(jī)日益嚴(yán)重，人類迫切希望找到一種可持續(xù)發(fā)展的綠色能源。太陽能作為一種取之不盡的天然能源，成為人們的重要選擇之一。染料敏化電池作為新型電池，與傳統(tǒng)電池比較，具有成本低廉、綠色環(huán)保、制作簡單的優(yōu)勢。染料敏化電池主要由以下幾個部分組成：導(dǎo)電基底層、納米二氧化鈦膜層、染料敏化層、電解質(zhì)和光陰極。由于在常規(guī)染料敏化電池中采用液態(tài)電解質(zhì)，存在穩(wěn)定性差、封裝困難、易泄露揮發(fā)等問題，造成電池壽命縮短，電池實用性降低，影響染料敏化電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。而部分電池采用固態(tài)電解質(zhì)，由于其導(dǎo)電率較低，電解質(zhì)與二氧化鈦膜層接觸面積小，固態(tài)電解質(zhì)不能向膜層內(nèi)小孔充分滲透，導(dǎo)致采用固態(tài)電解質(zhì)的染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)化效率普遍偏低。因此，尋找一種導(dǎo)電率高、性質(zhì)穩(wěn)定，不易揮發(fā)，且利于封裝的凝膠電解質(zhì)材料是推進(jìn)染料敏化太陽能電池廣泛應(yīng)用的重要發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的染料敏化電池用電解質(zhì)易揮發(fā)、性質(zhì)不穩(wěn)定或?qū)щ娦实偷膯栴}，提供一種導(dǎo)電效率高、性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)的凝膠電解質(zhì)。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種凝膠電解質(zhì)，包括：作為溶劑的聚碳酸酯和膠凝劑。本發(fā)明通過膠凝劑和溶劑混合反應(yīng)獲得的凝膠電解質(zhì)具有下述優(yōu)點：1.電導(dǎo)率高，凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率在2.0-4.0mS·cm-1。2.性質(zhì)穩(wěn)定，與二氧化鈦膜層接觸面積大，低于50℃為固態(tài)，不揮發(fā)，50-100℃為液態(tài)，但由于聚碳酸酯和聚乙二醇的凝膠作用，也不易揮發(fā)；同時，方便染料敏化電池電解液在高溫時以液態(tài)方式注入，在常溫時封裝。優(yōu)選的是，所述的膠凝劑為聚乙二醇5000、聚乙二醇10000、聚乙二醇20000中的任意一種。優(yōu)選的是，所述的凝膠電解質(zhì)還包括物質(zhì)的量濃度為0.01-0.1mol/L的I3-和物質(zhì)的量濃度為0.01-0.1mol/L的I-。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還包括，針對現(xiàn)有的凝膠電解質(zhì)制備方法制備的凝膠電解質(zhì)易揮發(fā)、性質(zhì)不穩(wěn)定或?qū)щ娦实偷膯栴}，提供一種具有導(dǎo)電效率高、性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)的凝膠電解質(zhì)的制備方法。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種凝膠電解質(zhì)制備方法，所述制備方法包括如下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；2）混合步驟將步驟1）所述的溶液攪拌，同時加入膠凝劑，形成粘稠混合物；3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，制得凝膠電解質(zhì)。優(yōu)選的是，在所述的溶解步驟中，所述的單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰（1-20）；溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.01-0.1mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.01-0.1mol/L。優(yōu)選的是，在所述的混合步驟中，溶液在80-120℃下，攪拌12-36h；溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰（0.25-1）。優(yōu)選的是，在所述的反應(yīng)步驟中，反應(yīng)釜中的反應(yīng)條件為在150-230℃下，反應(yīng)5-20h。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還包括，針對現(xiàn)有的染料敏化電池的凝膠電解質(zhì)易揮發(fā)、性質(zhì)不穩(wěn)定或?qū)щ娦实偷膯栴}，提供一種具有導(dǎo)電效率高、性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)的凝膠電解質(zhì)的染料敏化電池。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種染料敏化電池，其電解質(zhì)上述的凝膠電解質(zhì)。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1所制備的凝膠電解質(zhì)在不同溫度下的狀態(tài)圖。具體實施方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例1本實施例提供一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法。該有機(jī)導(dǎo)電膜層的制備方法，包括以下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟按單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰1取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；其中，溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L。2）混合步驟將步驟1）所述的溶液在80℃下，攪拌12h，攪拌的同時加入膠凝劑聚乙二醇5000形成粘稠混合物；其中，溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰0.25。3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中，在200℃下，反應(yīng)5h制得凝膠電解質(zhì)。本實施例制備的凝膠電解質(zhì)在不同的溫度下狀態(tài)見圖1，可見，在低溫下（15-40℃）是固態(tài)，不揮發(fā)，在高溫下（50-100℃）為液態(tài)，但由于聚碳酸酯和聚乙二醇的凝膠作用，也不易揮發(fā)；同時，方便染料敏化電池電解液在高溫時以液態(tài)方式注入，在常溫時封裝。另外，二氧化鈦膜層接觸面積大、電導(dǎo)率高，凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率在4.0mS·cm-1。實施例2本實施例提供一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法。該有機(jī)導(dǎo)電膜層的制備方法，包括以下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟按單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰10取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；其中，溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L。2）混合步驟將步驟1）所述的溶液在120℃下，攪拌20h，攪拌的同時加入膠凝劑聚乙二醇10000，形成粘稠混合物；其中，溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰0.5。3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中，在150℃下，反應(yīng)20h制得凝膠電解質(zhì)。實施例3本實施例提供一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法。該有機(jī)導(dǎo)電膜層的制備方法，包括以下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟按單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰5取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；其中，溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.07mol/L。2）混合步驟將步驟1）所述的溶液在100℃下，攪拌36h，攪拌的同時加入膠凝劑聚乙二醇20000，形成粘稠混合物；其中，溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰0.8。3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中，在180℃下，反應(yīng)10h制得凝膠電解質(zhì)。實施例4本實施例提供一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法。該有機(jī)導(dǎo)電膜層的制備方法，包括以下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟按單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰15取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；其中，溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.07mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L。2）混合步驟將步驟1）所述的溶液在90℃下，攪拌30h，攪拌的同時加入膠凝劑聚乙二醇20000，形成粘稠混合物；其中，溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰1。3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中，在230℃下，反應(yīng)15h制得凝膠電解質(zhì)。實施例5本實施例提供一種凝膠電解質(zhì)及其制備方法。該有機(jī)導(dǎo)電膜層的制備方法，包括以下步驟：1）溶質(zhì)溶解于溶劑的步驟按單質(zhì)碘與碘化鉀的質(zhì)量比為1︰20取作為溶質(zhì)的單質(zhì)碘和碘化鉀，溶解于作為溶劑的聚碳酸酯中制成溶液；其中，溶液中I3-的物質(zhì)的量濃度為0.09mol/L，I-的物質(zhì)的量濃度為0.09mol/L。2）混合步驟將步驟1）所述的溶液在110℃下，攪拌25h，攪拌的同時加入膠凝劑聚乙二醇10000，形成粘稠混合物；其中，溶劑與膠凝劑的質(zhì)量比為1︰0.7。3）反應(yīng)步驟將步驟2）所述的粘稠混合物加入反應(yīng)釜中，在220℃下，反應(yīng)18h制得凝膠電解質(zhì)。本發(fā)明制備的凝膠電解質(zhì)具有下述優(yōu)點：1.電導(dǎo)率高，凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率在2.0-4.0mS·cm-1。2.性質(zhì)穩(wěn)定，與二氧化鈦膜層接觸面積大，低于50℃為固態(tài)，不揮發(fā)，50-100℃為液態(tài)，但由于聚碳酸酯和聚乙二醇的凝膠作用，也不易揮發(fā)；同時，方便染料敏化電池電解液在高溫時以液態(tài)方式注入，在常溫時封裝。實施例6本實施例提供一種電解質(zhì)為上述凝膠電解質(zhì)的染料敏化電池，當(dāng)然該染料敏化電池還包括其它必要的組件，例如，電基底層、納米二氧化鈦膜層、染料敏化層、光陰極等，這里不再贅述?？梢岳斫獾氖?，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。