[发明专利]一种染料敏化太阳能电池用电解质及其制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种电池电解质，具体涉及一种染料敏化太阳能电池用电解质。 

二、背景技术：

随着全球性能源危机日益严重，人们迫切希望可以找到一种可持续发展的清洁能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，日益受到世界各国的关注。其中染料敏化太阳能电池(DSC电池)因其成本低廉、产品应用广泛等特点被认为是第三代太阳能电池的代表。 

电解质是染料敏化太阳能电池的核心部分之一，电解质组成在很大程度上影响电池的光电性能和长期稳定性。传统有机液态电解质挥发性较大，用它制备的电池存在密封困难，长期使用会出现电解液泄漏、性能下降等问题，近年来人们倾向于使用挥发性较小的准固态电解质。然而，无论是液态还是准固态电解质，在组装电池时都需要首先在铂背电极上打孔，然后利用真空循环泵把熔融成流体状态的电解质抽入电池中。该方法存在的问题有：打孔过程容易对镀有金属层的背电极造成伤害，进而影响电池性能；循环过程会造成相当一部分电解质的浪费；需要对电池进行二次封装，增加了封装难度；操作复杂，不适合大规模生产。因此，提供一种新的能够满足工业生产用的电解质体系，十分必要。 

丝网印刷法是一种广泛应用于工业生产的涂膜方法，其工艺稳定，容易进行大面积涂膜，形成的膜较均匀，而且可以控制膜厚，是未来太阳能电池制备的必然趋势。随着人们对DSC电池实用化要求的提出，研究者已经开始采用丝 网印刷工艺制备纳米氧化物光阳极和金属背电极，而丝网印刷电解质方面的研究还未见报道。 

三、发明内容：

本发明的目的就在于提供一种可实现大面积丝网印刷的染料敏化太阳能电池电解质。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种染料敏化太阳能电池用电解质，其特征在于：所述电解质包括A组分、B组分和C组分；A组分∶B组分∶C组分的质量比为2～17∶1～2∶1～2； 

A组分为氧化还原电对、与光阳极螯合的添加剂和离子液体组成的混合溶液； 

所述氧化还原电对包括碘单质； 

所述离子液体为室温下呈液态的咪唑盐类离子液体； 

碘单质∶添加剂的摩尔比为1∶0.2～2；所述混合溶液A组分中碘单质的浓度为0.01～1mol/L； 

B组分为增加体系粘稠度的粘稠剂，所述粘稠剂为高分子聚合物或无机纳米粒子；所述高分子聚合物为聚乙二醇、聚环氧乙烷或聚乙烯吡咯烷酮中的一种；所述无机纳米粒子为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅中的一种； 

C组分为调节丝网印刷时体系流平性的粘度调节剂。 

所述的氧化还原电对还包括碘负离子化合物；所述的碘单质∶碘负离子∶添加剂的摩尔比为1∶0～10∶0.2～2。 

所述含碘负离子化合物为LiI、KI、NaI或烷基咪唑碘中的一种或多种以任何比例混合的混合物。 

所述添加剂为4-叔丁基吡啶、N-甲基比苯并咪唑或硫氰酸胍盐中的一种或多种以任何比例混合的混合物。 

所述咪唑盐类离子液体为二取代咪唑碘盐，咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐或咪唑硫氰酸盐类离子液体，或以上几种溶剂以任何比例混合的混合溶液。 

所述的二取代咪唑碘盐为1-丙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐或1-丁基-3-甲基咪唑碘盐；咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐或1-丙基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐；咪唑硫氰酸盐为1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐。 

所述的粘度调节剂为松油醇、聚丙烯酸酯或曲拉通中的一种。 

所述的一种染料敏化太阳能电池用电解质的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤： 

(1)按碘单质∶碘负离子∶添加剂的摩尔比为1∶0～10∶0.2～2比例将碘单质、碘负离子和添加剂加入到离子液体中，室温搅拌10～60分钟，至完全溶解后得到混合溶液A组分；所述混合溶液A组分中碘单质的浓度为0.01～1mol/L； 

(2)再按A组分∶B组分的质量比为2～17∶1～2的比例往组分A中加入B组分，超声处理0.5～2小时至体系均匀得到混合物；所述B组分为无机纳米粒子； 

(3)再按A组分∶C组分的质量比为2～17∶1～2的比例往步骤(2)得到的混合物中加入组分C组分，然后在50℃～100℃搅拌0.5～3小时后，自然冷却至室温得到所需的电解质；所述C组分为调节丝网印刷时体系流平性的粘度调节剂。