一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種太陽能電池電解質(zhì)，具體設(shè)及一種基于雙咪挫型離子晶體的太陽 能電池用準固態(tài)電解質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電解質(zhì)作為太陽能電池尤其是染料敏化太陽能電池的核屯、部件，主要起傳輸氧化 還原對的作用，其性能的優(yōu)劣直接影響太陽能電池效率。常見的染料敏化太陽能電池用電 解質(zhì)有液態(tài)、準固態(tài)、固態(tài)等多種形式。其中液態(tài)電解質(zhì)多含有乙臘、甲氧基丙臘等有機溶 劑，存在易燃燒泄漏、易揮發(fā)、難封裝、高毒性、穩(wěn)定性差等缺點；固態(tài)電解質(zhì)由于電導(dǎo)率較 低，導(dǎo)致用固態(tài)電解質(zhì)制備的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率較低，距離商業(yè)化的程度 還有很大距離；因此，具有高效率和高穩(wěn)定性的準固態(tài)正引起科研工作者的廣泛興趣。
[0003] 專利號為200610105327. 0的中國發(fā)明專利公開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)由聚甲基丙締酸醋類聚合離子液體、單質(zhì)艦、碳酸乙 締醋與碳酸丙締醋的混和物、聚丙締臘（PAN) W及0-0. 5份二氧化娃組成。但運種電解質(zhì) 含有碳酸乙締醋與碳酸丙締醋等傳統(tǒng)有機溶劑，容易燃燒和泄露，并具有一定的毒性；聚丙 締臘只具有支撐載體的作用，對凝膠電解質(zhì)的電導(dǎo)率和艦的遷移沒有貢獻。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種不含有機溶劑并提高了染 料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的基于雙咪挫型離子晶體的準固態(tài)電解質(zhì)。
[0006] 為解決W上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案是：一種基于雙咪挫型離子晶 體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，它包括W下組分：
[0007] 瞇嗤型離子液體 25~50wt%; 雙味挫型離子晶體 30~55wt%; 視單質(zhì) 5~lOwt%; 甲基苯并咪嗤 5~lOwt%;
[000引其中，所述的雙咪挫型離子晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：
TFSI、PFe中的一種，a、b獨立為2至6的整數(shù)，C為0至5的整數(shù)。[0010] 它還包括W下質(zhì)量分數(shù)的組分： 式中：X為化、I、C1、BF4、 9
[0011] CuAl2〇4 I~5wt%D
[0012] 優(yōu)化地，它還包括W下質(zhì)量分數(shù)的組分：
[001 引 CuI 1 ~5wt%D
[0014] 優(yōu)化地，所述的雙咪挫型離子晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：
式中：X 為 Br、I、TFSI、 PFe中的一種，C為0至5的整數(shù)。
[0016] 進一步地，所述的咪挫型離子液體結(jié)構(gòu)式為
式中P為0至5的整 數(shù)。
[0017]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的準固態(tài) 電解質(zhì)各組分中不含有機溶劑，有效地避免了有機溶劑滲漏問題，使得用該準固態(tài)電解質(zhì) 制備的染料敏化太陽能電池具備高穩(wěn)定性；另一方面該準固態(tài)電解質(zhì)中含有雙咪挫型離子 晶體W及能夠形成空穴傳輸結(jié)構(gòu)的CuAl2〇4,提高了其電導(dǎo)率，從而提高了染料敏化太陽能 電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
【具體實施方式】 [001引 實施例1
[0019] 將組分PMII，
12,甲基苯并 咪挫，CuAl2〇4按照質(zhì)量比為50 : 35 : 5 : 5 : 5配制成電解質(zhì)，組裝成染料敏化太陽能電 池。在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強lOOmW/cm2條件下，測得電池（有效面積0. 16cm2) 光電參數(shù)見附錄（表1)，其中PMII表示1-甲基-3-丙基咪挫艦化鹽。
[0020] 實施例2
[0021] 將組分PMII， 12,甲基苯并 } 咪挫，CuAl2〇4,化I按照質(zhì)量比為40 : 30 : 10 : 10 : 5 : 5配制成電解質(zhì)，組裝成染料 敏化太陽能電池。在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，測得電池（有 效面積0. 16cm2)光電參數(shù)見附錄（表1)。
[00過實施例3
[002引將組分PMII， 12,甲基苯并 9 咪挫，CuAl204,化I按照質(zhì)量比為25 : 55 : 5 : 5 : 5 : 5配制成電解質(zhì)，組裝成染料敏 化太陽能電池。在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，測得電池（有效 面積0. 16cm2)光電參數(shù)見附錄（表1)。
[0024]實施例4
[002引將組分PMII，
甲基苯并 咪挫，CuAl204,化I按照質(zhì)量比為25 : 45 : 10 : 10 : 5 : 5的配制成電解質(zhì)，組裝成染 料敏化太陽能電池。在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，測得電池（有 效面積0. 16cm2)光電參數(shù)見附錄（表1)，其中DMI表示1，3-二甲基咪挫艦化鹽。
[002引實施例5
[0027]將組分 PMII:
甲基苯并咪挫，CuAl2〇4,化I按照質(zhì)量比為33 : 45 : 10 : 10 : 1 : 1配制成電解質(zhì)，組 裝成染料敏化太陽能電池。在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，測得 電池（有效面積0. 16cm2)光電參數(shù)見附錄（表1)。
[002引實施例1至5提供一種染料敏化太陽能電池的電解質(zhì)并將其用于制備染料敏化太 陽能電池，包括W下步驟：用超聲波將FTO導(dǎo)電玻璃清洗干凈，將其浸入在70°C 40mM TiCl4 水溶液中保持30min，從而在FTO導(dǎo)電玻璃表面形成一層致密的Ti化膜，隨后取出FTO導(dǎo)電 玻璃用乙醇沖洗后自然驚干；用刮涂技術(shù)，分別將P25漿料、P400漿料涂于Ti化膜上再形成 厚度分別為8 y m和3 y m的Ti02涂層，加熱至500°C般燒，待FTO導(dǎo)電玻璃自然冷卻到80°C 時，浸入染料Z907溶液中12h，取出作為光陽極；用HzPtCle溶液在另一塊FTO導(dǎo)電玻璃涂 一薄層做為對電極；通過熱塑膜將光陽極和對電極封在一起，向?qū)﹄姌O上預(yù)留的小孔內(nèi)滴 加數(shù)滴甲醇稀釋后的電解質(zhì)溶液，利用真空填充技術(shù)將該溶液浸潤到光陽極上，同時加熱 至60~80°C除去甲醇，封住小孔即可。
[002引 對比例1
[0030] 本例提供一種染料敏化太陽能電池的電解質(zhì)，其與實施例1中的基本相同，不同 的是：不含有CuAl2〇4。
[0031] 表1利用實施例1-5中電解質(zhì)制備的染料敏化太陽能電池測試結(jié)果
[0033] 注：測試條件：室溫環(huán)境，使用氣燈模擬太陽光，光強lOOmW/cm2條件下，測得電池 (有效面積0. 16cm2)。
[0034]其中： 表示當電池具有最大輸出功率（Pmax)時，對應(yīng)的電流和電
f 壓的乘積與短路電流和開路電壓乘積的比值。光電轉(zhuǎn)化效率計算采用如下公式：
[0036] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 ±能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)W實施，并不能W此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，它包括以下組分：其中，所述的雙咪唑型離子晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：式中：X為Br、I、Cl、BF4、 TFSI、PF6中的一種，a、b獨立為2至6的整數(shù)，c為O至5的整數(shù)。 其特征在于：它還包括以下質(zhì)量分數(shù)的組分： CuAl2O4 1 ~5wt%〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，其特 征在于，它還包括以下質(zhì)量分數(shù)的組分： CuI 1 ~5wt% 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，其特 征在于，所述的雙咪唑型離子晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：式中：X為Br、I、TFSI、PFf^ 的一種，C為0至5的整數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于：所述的咪唑型離子液體結(jié)構(gòu)式為 式中p為0至5的整數(shù)。 9
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態(tài)電解質(zhì)，它包括以下組分：咪唑型離子液體25～50wt％；雙咪唑型離子晶體30～55wt％；碘單質(zhì)5～10wt％；甲基苯并咪唑5～10wt％；其中，所述的雙咪唑型離子晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為：式中：X為Br、I、Cl、BF4、TFSI、PF6中的一種，a、b獨立為2至6的整數(shù)，c為0至5的整數(shù)。它還包括以下質(zhì)量分數(shù)的組分：CuAl2O4？1～5wt％。從而提高了染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
【IPC分類】H01G9/20
【公開號】CN105390294
【申請?zhí)枴緾N201510998781
【發(fā)明人】李浩然, 方倩, 田丙倫
【申請人】上海博暄能源科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月24日