一種基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于染料敏化太陽能電池領域，具體設及一種基于離子晶體的染料敏化太 陽能電池用固態(tài)電解質。
【背景技術】
[0002] 電解質作為染料敏化太陽能電池的核屯、部件，主要起傳輸氧化還原對的作用，其 性能的優(yōu)劣直接影響太陽能電池效率。
[0003] 常見的染料敏化太陽能電池用電解質有液態(tài)、準固態(tài)、固態(tài)等多種形式。其中液態(tài) 電解質多含有乙臘、甲氧基丙臘等有機溶劑，存在易泄漏、易揮發(fā)、難封裝、高毒性、穩(wěn)定性 差等缺點；準固態(tài)電解質中由于含有少量的碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、離子液體等溶劑，也 存在易泄漏、難封裝的問題，長時間使用存在滲漏問題，會造成電池穩(wěn)定性能的下降，運對 電池的實際應用產生決定性作用，對環(huán)境產生負面影響。因此，具有高效率和高穩(wěn)定性的固 態(tài)電解質對于染料敏化太陽能電池的商業(yè)化應用意義重大，引起人們的廣泛興趣。
[0004]

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，克 服了一般電解質的滲漏問題，并改善了光電轉化效率。
[0006] 為解決W上技術問題，本發(fā)明采取的一種技術方案是：一種基于離子晶體的染料 敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，包括W下組分：
[0007] 離子晶體 70~80wt%;
[0008]艦單質 5 ~15wt%;
[0009] 甲基苯并咪挫 5~15wt%;
[0010] 所述的離子晶體的化學結構式為： ? 式中：S為1~12的整數(shù)，q為0~5的整數(shù)；
[0011] 它還包括W下質量分數(shù)的組分：
[001引 C11AI2O41~5wt%。
[0013] 優(yōu)化地，它還包括W下質量分數(shù)的組分：
[0014] CuI 1 ~5wt%。
[0015] 進一步地，它包括W下質量分數(shù)的組分：
[0016] 離子晶體 70~80wt%; 規(guī)單質 5~15wt%; 甲基苯并咪嗤 5~15wt%; C11AI2O4 2 ~3wt%; CuI 2~3wt〇/〇;
[0017] 其中，所述離子晶體的化學結構式為： 式 f 中：S為1~6的整數(shù)，q為0~3的整數(shù)。
[0018] 由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明基于離子 晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，不僅在離子晶體中引入氯基聯(lián)苯基團，運樣可 W增加光散射現(xiàn)象；而且通過在電解質中添加CuAl2〇4,能夠形成空穴傳輸結構，運樣能夠 與離子晶體引入而產生的光散射進行結合，提高電池性能和光電轉換效率。
【具體實施方式】 [001引實施例1-5
[0020] 實施例1-5的基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質的組成配比如 表1所示。
[0021] 表1實施例1-5的基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質組成及配比

[0024] 比較實施例1
[0025] 本例提供一種固態(tài)電解質，其組分與實施例1中的基本相同，不同的是：其中不含 有 CuAl2〇4和 Cul。
[002引 比較實施例2
[0027] 本例提供一種固態(tài)電解質，其組分與實施例1中的基本相同，不同的是：其中不含 有化I。
[0028] 試驗例1
[0029] 將實施例1-5、對比例1和2中的固態(tài)電解質用于制作染料敏化太陽能電池，包括 W下步驟：用超聲波將FTO導電玻璃清洗干凈，將其浸入在70°C 40mM TiCl4水溶液中保持 30min，從而在FTO導電玻璃表面形成一層致密的Ti〇2膜，隨后取出FTO導電玻璃用乙醇沖 洗后自然驚干；用刮涂技術，分別將P25漿料、P400漿料涂于Ti〇2膜上再形成厚度分別為 8 y m和3 y m的Ti〇2涂層，加熱至500°C般燒，待FTO導電玻璃自然冷卻至U 80°C時，浸入染 料Z907溶液中12h，取出作為光陽極；用HzPtCle溶液在另一塊FTO導電玻璃涂一薄層做為 對電極；通過熱塑膜將光陽極和對電極封在一起，向對電極上預留的小孔內滴加數(shù)滴甲醇 稀釋后的固態(tài)電解質溶液，利用真空填充技術將該溶液浸潤到光陽極上，同時加熱至60~ 80°C除去甲醇，封住小孔即可。
[0030] 在25°C下，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，對所制備的染料敏化太 陽能電池進行光電測試（有效面積0. 16cm2)，結果見表2。
[0031] 表2利用實施例1-5固態(tài)電解質制備的染料敏化太陽能電池測試結果

[0034] 注：測試條件：室溫環(huán)境，使用氣燈模擬太陽光，光強100mW/cm2條件下，測得電池 (有效面積0. 16cm2)。
[0035] 其中， 表示當電池具有最大輸出功率（PmJ時，對應的電流 ， 和電壓的乘積與短路電流和開路電壓乘積的比值。光電轉化效率計算采用如下公式：
[0036] 同時對用比較實施例1、2中電解質制備的染料敏化太陽能電池的穩(wěn)定性進行對 比，結果表明，利用實施例4、實施例5中電解質制備的染料敏化太陽能電池初始光電轉換 效率具有較高的光電轉化效率。
[0037] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人 ±能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)W實施，并不能W此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，包括W下組分： 離子晶體 70~80wt%; 艦單質 5~15wt% ; 甲基苯并咪挫 5~15wt% ;所述的離子晶體的化學結構式為： 式 f 中：S為1~12的整數(shù)，q為0~5的整數(shù)； 其特征在于，它還包括W下質量分數(shù)的組分： CuA!2〇4 1~5wt%D2. 根據(jù)權利要求1所述的基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，其特征 在于，它還包括W下質量分數(shù)的組分： Cul 1 ~5wt%D3. 根據(jù)權利要求2所述的基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，其特征 在于，它包括W下質量分數(shù)的組分： 離子晶體 70~80wt%; 賄單質 5~15wt%; 甲基苯并咪性 5~15wt%; CuAl2〇4 2~3wt〇/〇; Cul 2~3wt%；其中，所述離子晶體的化學結構式為 9 式中：S為1~6的整數(shù)，q為0~3的整數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于離子晶體的染料敏化太陽能電池用固態(tài)電解質，包括以下組分：離子晶體70～80wt％；碘單質5～15wt％；甲基苯并咪唑5～15wt％；所述的離子晶體的化學結構式為：式中：s為1～12的整數(shù)，q為0～5的整數(shù)；它還包括以下質量分數(shù)的組分：1～5wt％CuAl2O4。不僅在離子晶體中引入氰基聯(lián)苯基團，這樣可以增加光散射現(xiàn)象；而且通過在電解質中添加CuAl2O4，能夠形成空穴傳輸結構，這樣能夠與離子晶體引入而產生的光散射進行結合，提高電池性能和光電轉換效率。
【IPC分類】H01G9/028, H01G9/20, H01G9/032
【公開號】CN105405667
【申請?zhí)枴緾N201510998670
【發(fā)明人】雷濤, 王飛, 田丙倫
【申請人】上海博暄能源科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月24日