[发明专利]一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10‑15份、1‑烯丙基‑3‑乙烯基咪唑溴盐4‑6份、乳化剂1‑3份、引发剂0.05‑0.1份、热致液晶聚合物1‑2份、六亚甲基四胺类离子液体80‑90份、2,4,6‑三氰基‑1,3,5‑三嗪3‑7份、碘单质5‑10份、添加剂5‑10份。本发明公开的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质与与现有技术中公开的传统染料敏化太阳能电池电解质相比，导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且对提染料敏化太阳能电池光电转化效率和工作稳定性更有效。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，涉及一种染料敏化太阳能电池部件，具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质。

背景技术

近年来，随着全球经济的发展及人们对环境问题和能源问题认识上的深入，对清洁可再生能源装置的需求急速地增长。染料敏化太阳能电池就是这类清洁可再生能源装置之一，由于其具有高效率、低成本的优点近年来成为业内关注的焦点。

电解质是染料敏化太阳能电池的关键部件之一，在染料敏化太阳能电池中主要起传输氧化还原对的作用，其性能的优劣直接影响染料敏化太阳能电池的光电转换效率和循环使用寿命。染料敏化太阳能电池用电解质主要包括以下几类：液态电解质、准固态电解质(凝胶电解质)和固态电解质；传统的液态电解质一般含有无机或有机碘化物、碘、添加剂以及有机溶剂等，虽然其具有电导率高，离子扩散速度快，对多孔光阳极渗透性好等优点，但有机溶剂液体电解质存在易挥发、封装难、稳定性差、毒性大及染料易解吸附等缺点。固态电解质虽然能有效解决泄漏、挥发问题，但这类电解质电导率较低。

专利号为200610105327.0的中国发明专利公开了一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法，所述电解质由聚甲基丙烯酸酯类聚合离子液体、单质碘、碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份二氧化硅组成。但这种电解质含有碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯等传统有机溶剂，容易燃烧和泄露，并具有一定的毒性；聚丙烯腈只具有支撑载体的作用，对凝胶电解质的电导率和碘的迁移没有贡献。

因此，开发一种能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率的染料敏化太阳能电池用电解质势在必行。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，该凝胶电解质原料易得，制备方法简单易行，对设备要求不高，价格低廉，适合大规模生产；与现有技术中公开的染料敏化太阳能电池电解质相比，导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且对提染料敏化太阳能电池光电转化效率和工作稳定性更有效。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10-15份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑溴盐4-6份、乳化剂1-3份、引发剂0.05-0.1份、热致液晶聚合物1-2份、六亚甲基四胺类离子液体80-90份、2,4,6-三氰基-1,3,5-三嗪3-7份、碘单质5-10份，添加剂5-10份。

优选地，所述的添加剂为甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)中的一种或几种。

优选地，所述热致液晶聚合物选自Xydar、Vectra、Rodrun中的一种或几种。

优选地，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。

优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种。

优选地，所述六亚甲基四胺类离子液体的制备方法，包括如下步骤：

1)将三乙胺溶于有机溶剂中，后向其中加入二碘代烷烃，在40-60℃下搅拌反应8-10小时，后用乙醚洗3-5次，后旋蒸除去溶剂；