[发明专利]一种基于离子液体金属络合物的电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型电解质及其制备方法，特别涉及一种用于染料敏化太阳能电池的基于离子液体金属络合物的电解质及其制备方法，属于电解质制备技术及新能源技术领域。

背景技术

开发可再生绿色能源是解决当前能源危机及环境污染的有效方式。太阳能是一种重要的洁净和可再生能源，太阳能电池是利用太阳能的重要手段之一。染料敏化太阳能电池是1991年由瑞士联邦理工学院的教授提出的一种新型太阳能电池，具有理论光电转换效率高、成本低、原材料丰富、工艺简单等特点，有望将来成为传统硅电池的有力竞争者。该类电池主要由纳米半导体、染料敏化剂、氧化还原电解质和对电极组成。目前，染料敏化太阳能电池的光电转换效率在全光(AM 1.5,100mW/cm²)照射下高达12％。目前，此领域已成为世界范围内的研究热点。

电解质是染料敏化太阳能电池的重要组成部分。目前，液态电解质虽然效率较高，但由于其中含有有机溶剂，易挥发泄漏，导致电池封装工艺复杂、寿命缩短及效率下降，直接影响了染料敏化太阳能电池的产业化进程。为解决以上问题，研究者们开发了多种替代电解质。其中离子液体具有不易挥发、稳定性高等优点，是替代有机溶剂的一种有效方式。但是由于离子液体本身结构及种类的限制，电池效率不易有较大突破，限制了此类电解质的进一步发展。此外，离子液体还具有一定的流动性，影响电池的封装工艺，急需开发新型电解质，进一步降低其流动性、提高电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一类制备简单、性能优良的离子液体金属络合物电解质，主要解决了液态电解质封装和漏液问题，同时和传统离子液体相比大幅提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率。

本发明提出的离子液体金属络合物电解质包括离子液体金属络合物、碘、无机碘化物及有机碘化物等氧化还原电对的提供物组成，具体组分和配比为：

1.离子液体金属络合物，由含络合官能团的各类功能化离子液体和稀土金属/过渡金属氧化物通过特定比例进行加热反应配位得到。

所述功能化离子液体选自具有羟基、羧基、氨基、磺酸基络合官能团的各类离子液体，其阳离子选自咪唑类、吡啶类、吡咯类、哌啶类、吡唑类、三唑类、噻唑类、季铵盐类、季鏻盐类、胍类，阴离子选自Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-、PF₆^-、CF₃COO^-、CF₃SO₃^-、NTf₂^-、N(CN)₂^-、C(CN)₃^-、NCS^-、NO₃^-、H₂PO₄^-、HSO₄^-、RCOO^-、RSO₄^-离子，其中R选自氢和具有直链或支链的烷基。