[發(fā)明專利]一種染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質(zhì)無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110309010.X | 申請日： | 2011-10-13 |
| 公開（公告）號： | CN102360952A | 公開（公告）日： | 2012-02-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐征;趙謖玲;徐敘瑢 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京交通大學(xué) |
| 主分類號： | H01G9/022 | 分類號： | H01G9/022;H01G9/20;H01M14/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 100044 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 染料 納米 太陽能電池 凝膠 電解質(zhì) | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用于染料敏化納米晶太陽能電池凝膠電解質(zhì)的制備方法，屬于電解質(zhì)材 料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
目前所能開采的石化資源僅能維持到2020年前后，能源的危機是目前迫切需要解決的問 題。太陽能是取之不盡的綠色資源，是解決我國能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境問題的最佳途徑。太陽能電 池的開發(fā)和生產(chǎn)具有廣闊的應(yīng)用前景。目前基于半導(dǎo)體光伏效應(yīng)的是單晶硅和非晶硅太陽能 電池，雖然其轉(zhuǎn)換效率高，但是工藝復(fù)雜、價格昂貴、材料要求苛刻，因而難于普及。二十 世紀(jì)九十年代，瑞士洛桑大學(xué)的教授研究出的染料敏化納米晶太陽能電池， 該染料敏化納米晶太陽能電池可以克服硅太陽能電池的缺點，具有制作工藝簡單、材料純度 要求不高、價格低廉等優(yōu)點，成為該領(lǐng)域的研究熱點。
染料敏化納米晶太陽能電池采用表面吸附光敏劑的寬禁帶半導(dǎo)體的納米晶膜為工作電 極，由于納米晶膜具有非常大的比表面積，可以吸附大量的光敏劑，從而可以有效的吸收太 陽光。染料敏化納米晶太陽能電池的工作原理：當(dāng)染料吸收太陽光時，電子從基態(tài)躍遷到激 發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子迅速轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中，而空穴留在染料中，電子隨后經(jīng)納米半導(dǎo) 體網(wǎng)絡(luò)擴散至導(dǎo)電基底，經(jīng)過外電路轉(zhuǎn)移至對電極，而氧化態(tài)的染料被還原態(tài)的電解質(zhì)還原， 氧化態(tài)的電解質(zhì)在對電極接受電子被還原，從而完成電子的運輸過程。
在染料敏化太陽電池中，多是采用液態(tài)電解質(zhì)中作為空穴傳輸材料。液態(tài)電解質(zhì)的使用 會帶來很多難以克服的缺點，主要表現(xiàn)為：
(1)因密封工藝復(fù)雜，易引起電解液泄漏；
(2)在液體電解質(zhì)中，密封劑有可能與電解液反應(yīng)，且敏化染料易脫附；
(3)電解液內(nèi)存在除氧化-還原循環(huán)外的其它副反應(yīng)，使由于離子反向遷移而導(dǎo)致光生電荷 復(fù)合的機會增加，降低光電轉(zhuǎn)換效率；
(4)高溫下溶劑易揮發(fā)，可能與敏化染料作用而導(dǎo)致染料降解；
為了解決以上問題，一種有效的方法就是采用離子液體基凝膠電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)， 離子液體基凝膠電解質(zhì)既有與液態(tài)電解質(zhì)低粘度、高離子擴散系數(shù)的特點，又因其不會揮發(fā) 而能提高染料敏化太陽能電池的長期穩(wěn)定性。然而，離子液體仍具有一定的流動性，這仍會 影響染料敏化太陽能電池的長期穩(wěn)定性和封裝特性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性好、高導(dǎo)電率的染料敏化納米晶太陽能電池用有機熔 融鹽-納米氧化錫凝膠電解質(zhì)。
具體實施方案為：該凝膠電解質(zhì)包含有機熔融鹽和納米氧化錫凝膠，有機熔融鹽與納米 氧化錫凝膠的體積比為50∶(7～15)；該有機熔融鹽的陽離子為低分子量的聚環(huán)氧乙烷取代 的咪唑陽離子，該咪唑陽離子的結(jié)構(gòu)如下：
其中，n為9-14；R基為H、OH、OCH3不可聚合基團或CH2＝CHCOO-、CH2＝CCH3COO-可聚合基團， 該熔融鹽的陰離子為氟離子，該低分子量的聚環(huán)氧乙烷的分子量為450-550；該凝膠電解質(zhì)的 電導(dǎo)率為15.3-18.7mS·cm-1。
該凝膠電解質(zhì)還包含納米粒子凝膠劑，該納米粒子凝膠劑選自Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2或ZnO納米粒子。
該納米氧化錫凝膠還包含聚乙烯醇、檸檬酸、酒石酸、氨基酸、乙二醇、聚乙二醇、乙 二氨四乙酸或蘋果酸。
本發(fā)明的染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質(zhì)采用如下方法制備：
第一步，有機熔融鹽的制備：在吡啶存在的情況下，將低分子量的聚環(huán)氧乙烷與二氟亞 砜反應(yīng)，生成氟代的聚環(huán)氧乙烷；將氟代的聚環(huán)氧乙烷提純后與1-甲基咪唑在N，N-二甲基酰 胺中反應(yīng)48小時，反應(yīng)溫度85-95℃，產(chǎn)物再用無水乙醚提純；然后在真空烘箱中干燥，干 燥溫度為120℃，得到陰離子為氟離子的熔融鹽。該熔融鹽的陽離子為低分子量的聚環(huán)氧乙 烷取代的咪唑陽離子，該咪唑陽離子的結(jié)構(gòu)如下：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于北京交通大學(xué)，未經(jīng)北京交通大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201110309010.X/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
