專利名稱：一種染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于染料敏化納米晶太陽能電池凝膠電解質的制備方法，屬于電解質材料制備技術領域。
背景技術：
目前所能開采的石化資源僅能維持到2020年前后，能源的危機是目前迫切需要解決的問題。太陽能是取之不盡的綠色資源，是解決我國能源結構和環境問題的最佳途徑。 太陽能電池的開發和生產具有廣闊的應用前景。目前基于半導體光伏效應的是單晶硅和非晶硅太陽能電池，雖然其轉換效率高，但是工藝復雜、價格昂貴、材料要求苛刻，因而難于普及。二十世紀九十年代，瑞士洛桑大學的Michael Gratzel教授研究出的染料敏化納米晶太陽能電池，該染料敏化納米晶太陽能電池可以克服硅太陽能電池的缺點，具有制作工藝簡單、材料純度要求不高、價格低廉等優點，成為該領域的研究熱點。染料敏化納米晶太陽能電池采用表面吸附光敏劑的寬禁帶半導體的納米晶膜為工作電極，由于納米晶膜具有非常大的比表面積，可以吸附大量的光敏劑，從而可以有效的吸收太陽光。染料敏化納米晶太陽能電池的工作原理當染料吸收太陽光時，電子從基態躍遷到激發態，激發態的電子迅速轉移到半導體的導帶中，而空穴留在染料中，電子隨后經納米半導體網絡擴散至導電基底，經過外電路轉移至對電極，而氧化態的染料被還原態的電解質還原，氧化態的電解質在對電極接受電子被還原，從而完成電子的運輸過程。在染料敏化太陽電池中，多是采用液態電解質中作為空穴傳輸材料。液態電解質的使用會帶來很多難以克服的缺點，主要表現為(1)因密封工藝復雜，易引起電解液泄漏；(2)在液體電解質中，密封劑有可能與電解液反應，且敏化染料易脫附；(3)電解液內存在除氧化-還原循環外的其它副反應，使由于離子反向遷移而導致光生電荷復合的機會增加，降低光電轉換效率；(4)高溫下溶劑易揮發，可能與敏化染料作用而導致染料降解；為了解決以上問題，一種有效的方法就是采用離子液體基凝膠電解質替代液態電解質，離子液體基凝膠電解質既有與液態電解質低粘度、高離子擴散系數的特點，又因其不會揮發而能提高染料敏化太陽能電池的長期穩定性。然而，離子液體仍具有一定的流動性， 這仍會影響染料敏化太陽能電池的長期穩定性和封裝特性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種穩定性好、高導電率的染料敏化納米晶太陽能電池用有機熔融鹽-納米氧化錫凝膠電解質。具體實施方案為該凝膠電解質包含有機熔融鹽和納米氧化錫凝膠，有機熔融鹽與納米氧化錫凝膠的體積比為50 (7 15)；該有機熔融鹽的陽離子為低分子量的聚環氧乙烷取代的咪唑陽離子，該咪唑陽離子的結構如下
權利要求
1. 一種染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質，其特征在于該凝膠電解質包含有機熔融鹽和納米氧化錫凝膠，有機熔融鹽與納米氧化錫凝膠的體積比為50 (7 15)；該有機熔融鹽的陽離子為低分子量的聚環氧乙烷取代的咪唑陽離子，該咪唑陽離子的結構如下其中，η 為 9-14 ；R 基為 H、OH、OCH3 不可聚合基團或 CH2 = CHCOO-, CH2 = CCH3COO-可聚合基團，該熔融鹽的陰離子為氟離子，該低分子量的聚環氧乙烷的分子量為450-550 ；該凝膠電解質的電導率為15. 3-18. 7mS · cnT1。
2.根據權利要求1所述的染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質，其特征在于該凝膠電解質還包含納米粒子凝膠劑，該納米粒子凝膠劑選自Al203、Si02、Ti02、ZiO2或ZnO納米粒子。
3.根據權利要求1所述的染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質，其特征在于該納米氧化錫凝膠還包含聚乙烯醇、檸檬酸、酒石酸、氨基酸、乙二醇、聚乙二醇、乙二氨四乙酸或蘋果酸。
全文摘要
一種染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質，涉及染料敏化納米晶太陽能電池用凝膠電解質，包含有機熔融鹽與納米氧化錫凝膠，二者的體積比為50∶(7～15)。首先將低分子量的聚環氧乙烷與二氟亞砜反應，生成氟代的聚環氧乙烷，將氟代的聚環氧乙烷與1-甲基咪唑在N，N-二甲基酰胺中反應，得到陰離子為氟離子的熔融鹽；再制備氧化錫納米氧化錫凝膠；然后將二者混合，經陳化和純化得到穩定的凝膠電解質。該制備方法制得的凝膠電解質具有與液體電解質相同的性能，并具有高的穩定性、高的電導率和長的使用壽命。本發明將在染料敏化太陽能電池的制備領域發揮重要作用，應用前景廣闊。
文檔編號H01G9/20GK102360952SQ201110309010
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者徐敘瑢, 徐征, 趙謖玲 申請人:北京交通大學