[发明专利]一种光引发不可逆凝胶电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光引发不可逆凝胶电解质及其制备方法。本发明的电解质是利用光引发聚合物单体发生聚合反应，形成具有稳定三维网络结构的不可逆凝胶，然后吸附液态电解质形成，其中：所述聚合物单体为肉桂酸酯类化合物；所述吸附的液态电解质为含有I^‑/I₃^‑氧化还原电对的染料敏化太阳电池电解液。本发明制得的电解质热稳定性好，且具有优良的柔韧性。另外，本发明制备方法简单、成本低廉，有利于产业化。将本发明制得的电解质应用于染料敏化太阳电池及其它电池器件领域，所得器件光电性能优异。

技术领域

本发明属于化学、材料及物理技术的交叉领域，具体地说，本发明涉及一种光引发不可逆凝胶电解质、其制备方法和在染料敏化太阳电池及其它电池器件中的应用。

背景技术

染料敏化太阳电池因其成本低廉、制备工艺简单、转换效率高等特点，得到了广泛的关注并迅速发展起来。

DSSC的经典结构是“三明治”夹心结构，主要由导电基底、半导体纳米多孔薄膜(多为TiO₂、ZnO等)、染料敏化剂(N719、C101等)、含有氧化还原电对(I^-/I₃^-，或Br^-/Br₃^-，SeCN^-/(SeCN)₂，SCN^-/(SCN)₂等)的电解质，和对电极(如涂有Pt的导电玻璃)几个主要部分组成，其中电解质作为其重要的组成部分之一，对电池的效率及其稳定性具有重要影响。液态电解质具有扩散速率快、良好的浸润性、光电转换效率高等特点而被广泛应用。

然而随着光电效率超过14％的液态电解质DSSC的诞生，虽然液态电解质DSSC的光电效率虽然较高，但同时存在电解质溶剂易挥发泄露、电池封装困难等问题，固态电解质和准固态电解质可有效改善上述问题，其中固态电解质由于离子导电性能差，且不能有效浸润TiO₂多孔薄膜，导致其组装的固态DSSC光电转换效率较低，而准固态电解质因其良好导电性，在提高DSSC的长期稳定性的同时，能够保证DSSC的光电性能因而受到研究学者的广泛关注。

基于上述理由，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光引发不可逆凝胶电解质及其制备方法和应用。本发明的不可逆凝胶是一类重要的准固态材料，具有热稳定性好、制备简单、成本低廉等特点。此外，本发明的凝胶电解质具备非常优异的柔韧性，能够应用于柔性器件。

本发明第一目的是通过以下技术方案实现的：

一种光引发不可逆凝胶电解质，是利用光引发聚合物单体发生聚合反应，形成具有稳定三维网络结构的不可逆凝胶，然后吸附液态电解质形成准固态电解质。

进一步地，上述技术方案，所述聚合物单体为肉桂酸酯类化合物，优选为聚乙烯醇肉桂酸酯，所述聚乙烯醇肉桂酸酯的结构式如下式一所示：

进一步地，上述技术方案，所述光引发采用的光源为紫外光。

进一步地，上述技术方案，所述吸附的液态电解质为含有I^-/I₃^-氧化还原电对的染料敏化太阳电池电解液。

本发明第二个目的在于提供上述所述的光引发不可逆凝胶电解质的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将聚合物单体溶解在有机溶剂中，然后加入光引发剂，超声分散均匀，获得混合液体；

(2)将步骤(1)所得混合液体置于紫外光下照射，使聚合物单体发生聚合反应，形成具有稳定三维网络结构的不可逆凝胶；