[發(fā)明專利]染料敏化納米薄膜太陽電池用液晶電解質(zhì)溶液

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910145121.4
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101694813A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘旭;王猛;郭磊;蔡墨朗;戴松元
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號: H01G9/035
• 分類號: H01G9/035;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于化學(xué)電解質(zhì)領(lǐng)域，涉及一種染料敏化納米薄膜太陽電池用液晶電 解質(zhì)溶液。

背景技術(shù)：

染料敏化納米薄膜太陽電池是由瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院(EPFL)教 授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在1991年首次提出，其在AM1.5模擬日光光照下電池光電轉(zhuǎn) 換效率達(dá)到7.1％。目前電池光電轉(zhuǎn)換效率已提高到10％～11％，壽命達(dá)到20年 以上，因此成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。染料敏化納米薄膜太陽電池主要由透 明導(dǎo)電玻璃、納米TiO₂多孔薄膜、敏化染料、電解質(zhì)和對電極組成。其中，電 解質(zhì)起著再生染料和傳輸空穴的作用，同時也是影響電池?zé)崃W(xué)和動力學(xué)特性以 及光電壓性能的重要因素。目前常用的電解質(zhì)按照存在形態(tài)分為液體電解質(zhì)、準(zhǔn) 固態(tài)電解質(zhì)、固體電解質(zhì)。

液晶，即液態(tài)晶體，是介于各向同性的液體和完全有序的晶體之間的一種中 間狀態(tài)的物質(zhì)，它既有液體那樣的某種程度的分子運(yùn)動，又有晶體那樣某種程度 的有序性，屬于固態(tài)和液態(tài)之間的一種過渡態(tài)。其主要是由分子間相互作用力， π-π堆積作用或者是偶極-偶極相互作用形成的。根據(jù)形成的條件和組成，液晶 可以分為兩大類：熱致液晶和溶致液晶。溶致液晶是由符合一定結(jié)構(gòu)要求的化合 物與溶劑組成的液晶體系，由兩種或兩種以上的液晶化合物組成，是由于溶劑破 壞結(jié)晶品格而形成的。熱致液晶是由晶體加熱而形成液晶相的化合物。其液晶相 是由于加熱破壞結(jié)晶晶格而形成，并且只能在一定的溫度范圍內(nèi)存在。一般是單 一組分，但一些均勻混合物在溫度變化下也會出現(xiàn)液晶相。

與常規(guī)的染料敏化太陽電池用電解質(zhì)溶液相比，組成液晶的分子的位置取向 有序，而這種特殊的微觀結(jié)構(gòu)的存在，能夠影響染料敏化太陽電池用電解質(zhì)溶液 中氧化還原電對的傳輸，進(jìn)而影響電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明涉及一種染料敏化納米薄膜太陽電池用液晶電解質(zhì)溶液，本發(fā)明具有 相對較高的電導(dǎo)率，良好的電化學(xué)可逆性、良好的穩(wěn)定性、較強(qiáng)的耐紫外線等特 征。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

(1)、組分1：液晶電解質(zhì)：

作為染料敏化納米薄膜太陽電池用液晶電解質(zhì)溶液的主體部分，是呈現(xiàn)液晶 態(tài)的膽甾醇酯類衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的膽甾醇鹵代化物及其衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài) 的膽甾醇烷基碳酸酯及其衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的烷基碳酸酯及其衍生物，呈現(xiàn)液 晶態(tài)的苯酯及其衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的Schiff堿及其衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)對氨 基聯(lián)苯衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的氧化偶氮苯衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)氰基取代聯(lián)苯衍生 物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的噻吩類衍生物，呈現(xiàn)液晶態(tài)的高分子衍生物，呈液晶態(tài)的咪唑 類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的吡啶類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的銨 類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的膦類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的吡啶 類或者S、O取代吡啶類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的聯(lián)吡啶類離子液體及 其衍生物，呈液晶態(tài)的二硫取代吡唑類離子液體及其衍生物，呈液晶態(tài)的堿金屬 羧酸鹽及其衍生物，呈液晶態(tài)的堿金屬膦酸鹽及其衍生物，呈液晶態(tài)的由堿金屬 離子與中性配體組成的復(fù)合物及其衍生物，離子聚合物液晶包括主鏈離子聚合物 液晶、側(cè)鏈離子聚合物液晶和離子液體液晶樹狀聚體。例如1-十二烷基-3-甲基 咪唑碘、1-十四烷基-3-甲基咪唑碘、1-十六烷基-3-甲基咪唑碘、1-十八烷基-3- 甲基咪唑碘、1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-十四烷基-3-甲基咪唑四氟 硼酸鹽、1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-十八烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸 鹽、1-十四烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、 1-十八烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽等。

上述液晶電解質(zhì)可以單獨(dú)使用，也可以按照一定比例混合使用，混合的比例 視情況而定。

(2)、組分2：電化學(xué)可逆性好氧化還原電對；

作為電解質(zhì)溶液中的氧化還原電對，I₂/I^-多吡啶Co(II/III)或者 (SeCN)₂/(SeCN)^-：碘和碘化物，三價鈷復(fù)合物與二價鈷復(fù)合物，(SeCN)₂和(SeCN)^-的物質(zhì)的量之比是任意的，可根據(jù)使用情況和太陽光強(qiáng)等因素來確定其比例。