[發(fā)明專利]用于染料敏化電池的電解質(zhì)及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810207871.5
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101483105A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包健;孫明達;鄭飛璠;夏芃;范振華;范繼良
• 申請（專利權(quán)）人: 上海拓引數(shù)碼技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/022;H01G9/08;H01M14/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧 琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽能電池，具體說，是涉及一種用于染料敏化太陽能電池的電解質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

染料敏化電池中，由于液體電解質(zhì)擴散速率快，電池的光電轉(zhuǎn)換效率高，組成成分易于設(shè)計和調(diào)節(jié)，對納米多孔膜的滲透性好而一直被廣泛研究和使用。1991年，M.教授在染料敏化電池領(lǐng)域獲得了突破性進展，光電轉(zhuǎn)換效率大大提高，目前轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過11％。使用液體電解質(zhì)后的染料敏化電池，雖然轉(zhuǎn)換效率較高，但是組裝電池時不易密封，而且還存在著因有機溶劑易揮發(fā)和電解質(zhì)易泄漏而造成電池在染料敏化電池的長期工作過程中性能下降，從而會縮短了太陽電池的使用壽命，因此較難實現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

固體電解質(zhì)可以很好的解決染料敏化電池的封裝難題，但是目前文獻報道的使用固體電解質(zhì)的染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率很低。如何解決固體電解質(zhì)的傳輸速率，以及半導體和納米二氧化鈦半導體膜的界面接觸問題，提高固體電解質(zhì)染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率是個難題。

因此，制備一類新型的電解質(zhì)，要求既能具有液體電解質(zhì)染料敏化電池高轉(zhuǎn)換效率，又能具有固體電解質(zhì)染料敏化電池易封裝效果成為一種現(xiàn)實需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于染料敏化電池的電解質(zhì)及其制備方法，既具有固體電解質(zhì)的特征，可以解決染料敏化電池封裝時液體電解質(zhì)容易泄露的問題，又具有液體電解質(zhì)的特征，實現(xiàn)實際使用時染料敏化電池的高光電轉(zhuǎn)換效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于染料敏化電池的電解質(zhì)，所述電解質(zhì)是包括液體電解質(zhì)和介孔材料，所述液體電解質(zhì)吸附于所述介孔材料中。

所述液體電解質(zhì)是碘化鋰，碘和乙腈，異丙醇混合物。

所述介孔材料是介孔二氧化硅MCM-41，也可以是介孔二氧化鈦或多孔氧化鋅。

一種用于染料敏化電池的電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將碘化鋰，碘和乙腈，異丙醇混合均勻，得到液體電解質(zhì)；

(2)將介孔材料浸漬于上述液體電解質(zhì)中，使液體電解質(zhì)吸附于介孔材料的有序孔道內(nèi)；

(3)從液體電解質(zhì)中取出介孔材料，濾干，得到所需的電解質(zhì)。

一種染料敏化電池的制備方法，包括如下步驟：

(1)導電玻璃上涂敷一層二氧化鈦薄膜，燒結(jié)后獲得二氧化鈦光陽極；

(2)將所述二氧化鈦光陽極浸漬于染料中，清洗后得到染料敏化的光陽極，對電極使用鉑金(Pt)對電極；

(3)將前述的電解質(zhì)涂敷在敏化光陽極和Pt對電極之間，形成一個夾層結(jié)構(gòu)，經(jīng)過封裝得到染料敏化電池。

所述染料為含釕的紅染料(N3)，黑染料(Black?Dye)，也可以是不含釕的有機染料。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，所得到的電解質(zhì)，既可以解決封裝難題，又可以獲得較高的光電轉(zhuǎn)換效率。將這類電解質(zhì)應(yīng)用于染料敏化電池后，就可以很好的解決液體電解質(zhì)容易揮發(fā)、容易泄露的問題，降低有機溶劑揮發(fā)對環(huán)境的污染，可以很好的解決電池的封裝難題，這樣就可以延長電池的壽命，增加電池的穩(wěn)定性。同時，由于在實際染料敏化過程中實現(xiàn)氧化還原過程的是液體電解質(zhì)，因此，其制備得到的電池光電轉(zhuǎn)換效率比純粹的固體電解質(zhì)染料敏化電池的要大大提高，這類使用電解質(zhì)后的染料敏化電池有可能最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

具體實施方式

染料敏化電池中，液體電解質(zhì)體系主要由三個部分組成：氧化還原電對，有機添加劑，有機溶劑。電解質(zhì)中的溶質(zhì)主要是由具有可逆性好的氧化還原電對組成，一般含有I^-和I₃^-等，如碘化鋰、碘等。電解質(zhì)在電池中的主要作用是起氧化還原作用，并起到電子傳輸作用。