[发明专利]一种凝胶化时间可控的准固态电解质及应用

说明书

本发明公开了一种凝胶化时间可控的准固态电解质及应用，该准固态电解质包括聚氨酯预聚物和掺入添加剂的液体电解质；聚氨酯预聚物与掺入添加剂的液体电解质的重量比为1:2～14；所述聚氨酯预聚物由异氰酸酯与第一组分经加成聚合反应制备而成；所述掺入添加剂的液体电解质中，I^‑的摩尔浓度为0.1～1摩尔/升，I₃^‑的摩尔浓度为0.01～0.1摩尔/升，所述添加剂的摩尔浓度为0.1～1.5摩尔/升；所述添加剂为胺类化合物或吡啶类化合物中的一种或多种。本发明不仅可以有效调控电解质的凝胶化时间，而且能够提高所制备电池的光电转换效率，简化制备流程，因此有利于染料敏化太阳能电池的大规模封装，具良好有的应用前景。

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池领域，尤其涉及一种凝胶化时间可控的准固态电解质及应用。

背景技术

染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell，简称DSC或DSSC)是一种模仿光合作用原理制备而成的新型太阳能电池，它具有制作方法简单、成本低廉、转化效率高等优点，因此它成为传统硅太阳能电池的有力竞争者。但是，由于染料敏化太阳能电池所使用的液态电解质存在稳定性差、封装困难、容易泄漏挥发等缺点，因此这降低了染料敏化太阳能电池的实用性，十分不利于产业化应用。为此，人们研发出采用固态电解质的染料敏化太阳能电池，但与液态电解质相比，固态电解质的电导率较低，而且与TiO₂电极面接触不好，电解质不易向孔中渗透，因此采用固态电解质的染料敏化太阳能电池转化效率不高。为了解决液态电解质和固态电解质所存在的上述问题，准固态电解质得以蓬勃发展。

准固态电解质是指向液态电解质中加入一些固化剂(例如：氨基酸类化合物、聚丙烯腈、纳米SiO₂等)，这些固化剂在电解质体系中产生交联，形成一种介于固态与液态之间的凝胶状态，从而使液态电解质变成准固态电解质。准固态电解质可以分为有机小分子凝胶电解质、聚合物凝胶电解质和添加纳米粒子的凝胶电解质，而聚合物凝胶电解质又分为低分子聚合物凝胶电解质和高分子聚合物凝胶电解质。

在制备基于高分子聚合物凝胶电解质的染料敏化太阳能电池时，可以采用原位聚合法制得准固态电解质，即可以通过向两电极之间的液态电解质中注入含有交联剂的高分子聚合物引发原位聚合，从而使电解质产生交联形成凝胶状态的准固态电解质；在原位聚合时，由于液态电解质的粘度较低、分子较小，可以完全渗透到TiO₂膜的内部，并在一定条件下进行凝胶、固化，因此这可以保证电解质与TiO₂膜密切接触；同时，由于原位聚合使用的聚合物其分子链尺寸(即分子量)可以不受限制的适当增大，因此这有利于提升聚合物分子吸收、锁定液态电解质的能力，并且增强其机械性能；正因如此，采用原位聚合法制得的准固态电解质来制备染料敏化太阳能电池，可以使染料敏化太阳能电池的光电转化效率提高到6％以上。但是在现有技术中，采用原位聚合法制备准固态电解质，其凝胶化时间是不可控的，而且需要加热固化才能实现凝胶化，这给制备染料敏化太阳能电池带来很大不便。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种凝胶化时间可控的准固态电解质及应用，能够有效解决现有技术中采用原位聚合法制备准固态电解质的凝胶化时间不可控以及需要加热固化等技术问题，从而不仅可以有效调控电解质的凝胶化时间，而且能够提高所制备电池的光电转换效率，简化制备流程，因此有利于染料敏化太阳能电池的大规模封装，具良好有的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种凝胶化时间可控的准固态电解质，包括：聚氨酯预聚物和掺入添加剂的液体电解质；聚氨酯预聚物与掺入添加剂的液体电解质的重量比为1:2～14；