[發明專利]一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態電解質

有效

• 申請號: 201310319328.5
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103413682A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 趙杰;鄒貴付;叢姍;曹夢瑜
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01G9/022
• 分類號: H01G9/022;H01G9/20
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 項麗

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池電解質，具體涉及一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態電解質。?

背景技術

電解質作為太陽能電池尤其是染料敏化太陽能電池的核心部件，主要起傳輸氧化還原對的作用，其性能的優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有液態、準固態、固態等多種形式。其中液態電解質多含有乙腈、甲氧基丙腈等有機溶劑，存在易燃燒泄漏、易揮發、難封裝、高毒性、穩定性差等缺點；固態電解質由于電導率較低，導致用固態電解質制備的染料敏化太陽能電池光電轉化效率較低，距離商業化的程度還有很大距離；因此，具有高效率和高穩定性的準固態正引起科研工作者的廣泛興趣。?

專利號為200610105327.0的中國發明專利公開了一種聚合離子液體基凝膠型聚合物電解質及其制備方法，所述電解質由聚甲基丙烯酸酯類聚合離子液體、單質碘、碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份二氧化硅組成。但這種電解質含有碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯等傳統有機溶劑，容易燃燒和泄露，并具有一定的毒性；聚丙烯腈只具有支撐載體的作用，對凝膠電解質的電導率和碘的遷移沒有貢獻。?

公開號為CN?102592832A的中國發明專利公開了太陽能電池用固態電解質，由于其中的主要成分單咪唑型離子晶體電導率較低，大約為1×10^-6?S/cm，嚴重影響了利用該電解質制備的染料敏化太陽能電池光電轉化效率，僅僅達到4.45%。?

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術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化效率的基于雙咪唑型離子晶體的準固態電解質。?

為解決以上技術問題，本發明采取的一種技術方案是：一種基于雙咪唑型離子晶體的太陽能電池用準固態電解質，包括以下組分：?

咪唑型離子液體??????????????????????????????????25~50?wt%；

雙咪唑型離子晶體??????????????????????????????30~65?wt%；

碘單質??????????????????????????????????????????5~10?wt%；

添加劑??????????????????????????????????????????5~10wt%；?

其中，所述的雙咪唑型離子晶體的化學結構通式為：?，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，c為0至5的整數。

優化地，所述的雙咪唑型離子晶體的化學結構通式為：?，式中：X為Br、I、TFSI、PF₆中的一種，c為0至5的整數。?

優化地，所述的咪唑型離子液體結構式為，式中p為0至5的整數。?

進一步地，所述的添加劑為甲基苯并咪唑（MBI）、丁基苯并咪唑（NBB）、叔丁基吡啶（TBP）中的一種或幾種。?

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明的準固態電解質各組分中不含有機溶劑，有效地避免了有機溶劑滲漏問題，使得用該準固態電解質制備的染料敏化太陽能電池具備高穩定性；另一方面該準固態電解質中含有雙咪唑型離子晶體，提高了其電導率，從而提高了染料敏化太陽能電池的光電轉化效率。?

附圖說明

圖1?為本發明雙咪唑型離子晶體的制備流程圖；?

圖2為實施例1中制備的雙咪唑型離子晶體的核磁譜圖；

圖3為比較實施例2和實施例12中電解質的紫外透射光譜圖；

圖4是實施例12、比較實施例1和2中電解質所制作的染料敏化太陽能電池的穩定性測試對比圖。

具體實施方式

實施例1?

本例提供一種雙咪唑型離子晶體的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟：

（1）在反應容器中依次加入20mL丙酮、15mmol二碘丁烷、10mmol?、20mmol?K₂CO₃，在60℃、惰性氣體保護下，反應15小時后過濾得濾液，濾液經旋轉蒸發、石油醚重結晶得；

（2）在另一反應容器中依次加入20mL乙腈、10mmol二碘丁烷、25mmol咪唑、35mmol?KOH，在室溫下反應10小時后過濾得濾液，濾液經旋轉蒸發、去離子水重結晶得；