[發明專利]一種凝膠化時間可控的準固態電解質及應用

有效

• 申請號: 201610258561.0
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105788871B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 戴玉華;李坤;梁慧蕾
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01G9/20;H01G9/025;H01M14/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;李闖

本發明公開了一種凝膠化時間可控的準固態電解質及應用，該準固態電解質包括聚氨酯預聚物和摻入添加劑的液體電解質；聚氨酯預聚物與摻入添加劑的液體電解質的重量比為1:2～14；所述聚氨酯預聚物由異氰酸酯與第一組分經加成聚合反應制備而成；所述摻入添加劑的液體電解質中，I^?的摩爾濃度為0.1～1摩爾/升，I₃^?的摩爾濃度為0.01～0.1摩爾/升，所述添加劑的摩爾濃度為0.1～1.5摩爾/升；所述添加劑為胺類化合物或吡啶類化合物中的一種或多種。本發明不僅可以有效調控電解質的凝膠化時間，而且能夠提高所制備電池的光電轉換效率，簡化制備流程，因此有利于染料敏化太陽能電池的大規模封裝，具良好有的應用前景。

技術領域

本發明涉及染料敏化太陽能電池領域，尤其涉及一種凝膠化時間可控的準固態電解質及應用。

背景技術

染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell，簡稱DSC或DSSC)是一種模仿光合作用原理制備而成的新型太陽能電池，它具有制作方法簡單、成本低廉、轉化效率高等優點，因此它成為傳統硅太陽能電池的有力競爭者。但是，由于染料敏化太陽能電池所使用的液態電解質存在穩定性差、封裝困難、容易泄漏揮發等缺點，因此這降低了染料敏化太陽能電池的實用性，十分不利于產業化應用。為此，人們研發出采用固態電解質的染料敏化太陽能電池，但與液態電解質相比，固態電解質的電導率較低，而且與TiO₂電極面接觸不好，電解質不易向孔中滲透，因此采用固態電解質的染料敏化太陽能電池轉化效率不高。為了解決液態電解質和固態電解質所存在的上述問題，準固態電解質得以蓬勃發展。

準固態電解質是指向液態電解質中加入一些固化劑(例如：氨基酸類化合物、聚丙烯腈、納米SiO₂等)，這些固化劑在電解質體系中產生交聯，形成一種介于固態與液態之間的凝膠狀態，從而使液態電解質變成準固態電解質。準固態電解質可以分為有機小分子凝膠電解質、聚合物凝膠電解質和添加納米粒子的凝膠電解質，而聚合物凝膠電解質又分為低分子聚合物凝膠電解質和高分子聚合物凝膠電解質。

在制備基于高分子聚合物凝膠電解質的染料敏化太陽能電池時，可以采用原位聚合法制得準固態電解質，即可以通過向兩電極之間的液態電解質中注入含有交聯劑的高分子聚合物引發原位聚合，從而使電解質產生交聯形成凝膠狀態的準固態電解質；在原位聚合時，由于液態電解質的粘度較低、分子較小，可以完全滲透到TiO₂膜的內部，并在一定條件下進行凝膠、固化，因此這可以保證電解質與TiO₂膜密切接觸；同時，由于原位聚合使用的聚合物其分子鏈尺寸(即分子量)可以不受限制的適當增大，因此這有利于提升聚合物分子吸收、鎖定液態電解質的能力，并且增強其機械性能；正因如此，采用原位聚合法制得的準固態電解質來制備染料敏化太陽能電池，可以使染料敏化太陽能電池的光電轉化效率提高到6％以上。但是在現有技術中，采用原位聚合法制備準固態電解質，其凝膠化時間是不可控的，而且需要加熱固化才能實現凝膠化，這給制備染料敏化太陽能電池帶來很大不便。

發明內容

針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種凝膠化時間可控的準固態電解質及應用，能夠有效解決現有技術中采用原位聚合法制備準固態電解質的凝膠化時間不可控以及需要加熱固化等技術問題，從而不僅可以有效調控電解質的凝膠化時間，而且能夠提高所制備電池的光電轉換效率，簡化制備流程，因此有利于染料敏化太陽能電池的大規模封裝，具良好有的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種凝膠化時間可控的準固態電解質，包括：聚氨酯預聚物和摻入添加劑的液體電解質；聚氨酯預聚物與摻入添加劑的液體電解質的重量比為1:2～14；