[發明專利]染料敏化納米晶太陽能電池用熱固性－閉合微孔聚合物凝膠電解質及其制備方法

無效

• 申請號: 200710009240.8
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101121826A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 吳季懷;蘭章;郝三存;林建明;黃妙良;黃昀昉;范樂慶
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: C08L101/06
• 分類號: C08L101/06;C08J3/00;C08K3/20;H01L51/46;H01G9/20
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司
• 代理人: 張梧邨

技術領域

本發明涉及一種新型化學太陽能池用的聚合物凝膠電解質，屬于新材料技術以及新能源技術領域。

背景技術

染料敏化納米晶太陽能電池是九十代開發出的一種新型化學太陽能電池，具有低的成本，簡便的制備工藝以及好的環境相容性，具有很好的應用前景。使用非液體電解質是其實用化的前提條件。目前用于染料敏化太陽電池的凝膠電解質分為熱可逆性(熱塑性)和熱不可逆性(熱固性)凝膠電解質，熱塑性凝膠電解質靠小分子或聚合物分子間物理相互作用使液體電解質固化成凝膠狀，由于使用過程中隨溫度變化不斷發生凝膠-溶膠轉變，可能導致相分離或所溶解鹽的析出造成電池潛在的不穩定性；熱固性凝膠電解質主要通過基體組分間化學鍵交聯作用來固化液體電解質，使其成凝膠狀，其缺點在于凝膠中存在的化學交聯網絡結構對離子的傳輸有很大的阻礙作用，限制了這種凝膠電解質電導率的進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種穩定性好、高導電率的染料敏化納米晶太陽電池用熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質。

本發明的另一目的在于提供一種制備上述染料敏化納米晶太陽電池用熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質的方法。

本發明的技術方案是這樣的：染料敏化納米晶太陽電池用熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質，以多羥基聚合物或含醚聚合物和超吸水樹脂共混材料為聚合物凝膠電解質基體，通過往聚合物凝膠電解質基體中引入不溶性微相分離組分形成閉合微孔結構，附以Lewis堿性有機混合溶劑為電子供體，添加適當無機或有機電解質制備而成。

上述多羥基聚合物的分子量為400-20,000。

上述含醚聚合物的分子量為400-20,000。

染料敏化納米晶太陽電池用熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質的制備方法，通過下述步驟實現：

第一步，將多羥基或醚基聚合物和超吸水樹脂單體，按1∶1-4的摩爾比，在室溫下用氧化還原引發劑引發含多羥基或醚基聚合物的超吸水樹脂單體聚合物形成聚合物凝膠電解質基體，并將此聚合物凝膠電解質基體通過加熱去除水份；

第二步，往第一步得到的聚合物凝膠電解質基體中引入不溶性微相分離組分，使聚合物凝膠電解質基體吸附此不溶性微相分離組分，其中聚合物凝膠電解質基體所吸附的不溶性微相分離組分與聚合物凝膠電解質基體中超吸水樹脂單體的摩爾比為1∶1-1∶2.5；

第三步，在室溫下將摩爾濃度為0.5-1mol/l的無機鹽電解質和摩爾濃度為0.05-0.1mol/l的氧化還原電對加入到Lewis堿性有機混合溶劑中并將第二步所得的經過不溶性微相分離組分的修飾得到的聚合物凝膠電解質基體浸于其中，無機鹽電解質、氧化還原電對和Lewis堿性有機混合溶劑三者的用量應使聚合物凝膠電解質基體能夠充分溶脹，聚合物凝膠電解質基體充分溶脹的同時發生微相分離，從而生成熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質。

上述Lewis堿性有機混合溶劑為市售分析純度的Lewis堿性有機混合溶劑。

上述多羥基聚合物的分子量為400-20,000。

上述含醚聚合物的分子量為400-20,000。

上述第二步中聚合物凝膠電解質基體去除水份在60℃-80℃的真空烘箱中進行。

上述無機鹽電解質為LiC104。

上述氧化還原電對為I-/I3-。

采用上述方案后，本發明所制備的熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質是一種新型的凝膠電解質，在均相結構的熱固性凝膠電解質中引入大量閉合微孔結構，使制備的凝膠電解質具有兩相結構，即液相和凝膠相，由于液相的高電導率抵消了凝膠相化學交聯網絡結構對離子傳輸的阻礙作用，使熱固性-閉合微孔聚合物凝膠電解質具有很高的電導率，同時，液相被大量閉合微孔包圍在凝膠電解質中，使其具有較均一相熱固性凝膠電解質高的穩定性。