一種透明離子液體及其在染料敏化太陽能電池中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光伏電池技術領域，特別是涉及一種新型的透明離子液體，及其在染 料敏化太陽能電池中的應用。
【背景技術】
[0002] 綠色能源是未來經濟發展的重要支柱。太陽能電池技術是最有潛力滿足人類未 來可持續發展的所需綠色能源的關鍵技術之一。在眾多的太陽能電池中，染料敏化太陽能 電池（DSSCs)，具有較高的效率和較低的成本等優勢，自1991年取得突破性進展后，在世 界范圍內已經得到了廣泛而卓有成效的系統研宄。然而它也存在一些嚴重的不足，包括 triiodide/iodide(I37T)電解質對電極的腐蝕（特別是當銀柵被用來作為電流收集而減 小大尺寸的器件的電阻的時候），封裝難度的大，電解質易揮發，器件穩定性差，碘對可見光 的吸收等。這些都嚴重制約了DSSCs的大規模生產和商業化應用。為了解決上述問題，開 發無碘、無腐蝕和低吸光的氧化還原電對在DSSCs的未來發展中顯得尤為重要。
[0003] 室溫離子液體（RTIL)因其具有良好的化學以及熱穩定性，忽略不計的蒸汽壓，較 寬的電化學窗口和較高的離子導電性而在DSSCs和其他的電化學器件中得到廣泛的采用。 目前基于純離子液體的DSSCs最高效率已經達到了 8. 2%。然而它仍然使用傳統i37r和 Pt對電極，仍無法完全擺脫碘電解質和Pt對電極面臨的問題。
【發明內容】
[0004] 為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種透明離子液體及其制備方法。 該透明離子液體具有較高的透光性，同時粘度可調，且導電性好。其制備方法反應條件溫 和，操作簡單易行，且具有普適性。
[0005] 本發明的另一目的是提供基于透明離子液體的染料敏化太陽能電池器件及其制 備方法。所制備的染料敏化太陽能電池器件具有較高的能量轉化效率。
[0006] 本發明所采用的技術方案是：
[0007] 一種透明離子液體，其特征在于，該透明離子液體包含四唑硫醇負離子，550nm可 見光透過率大于95% ;導電性為KTi-lS/m。
[0008] 本發明還提供了上述的透明離子液體的制備方法，其具體步驟如下：
[0009]a.以醇溶劑為反應溶劑，在惰性氣氛下，按照摩爾比1:1加入KOH固體以及含溴離 子的離子液體，快速攪拌形成均勻的混合堿溶液，KOH和含溴離子的離子液體的摩爾濃度在 0. 1-0. 5M之間。
[0010]b.向上述混合堿溶液中加入與所含溴離子等摩爾量的巰基四唑，在惰性氣氛下繼 續攪拌反應。
[0011] C.取出經步驟b反應后的溶液，除去醇溶劑，加入乙酸乙酯，攪拌溶解，過濾除去 固體，除去乙酸乙酯得到固體或液體，反復幾次，得到最終的產物。
[0012] 優選步驟a所述的醇溶劑包括甲醇、乙醇等。
[0013] 優選步驟a所述的含溴離子的離子液體可以是咪唑型，吡啶型，哌啶型，吡咯烷型 等離子液體，如下式所示，
【主權項】
1. 一種透明離子液體，其特征在于，所述透明離子液體包含四唑硫醇負離子，550nm可 見光透過率大于95% ;導電性為KTi-lS/m。
2. 權利要求1所述的透明離子液體的制備方法，其具體步驟如下： a. 以醇溶劑為反應溶劑，在惰性氣氛下，按照摩爾比1:1加入KOH固體以及含溴離子 的離子液體，快速攪拌形成均勻的混合堿溶液，KOH和含溴離子的離子液體的摩爾濃度在 0. 1-0. 5M 之間； b. 向反應完全的上述混合堿溶液中加入與含溴離子等摩爾量的巰基四唑，在惰性氣氛 下繼續攪拌反應； c. 取出經步驟b反應后的溶液，除去醇溶劑，加入乙酸乙酯，攪拌溶解，過濾除去固體， 除去乙酸乙酯得到固體或液體，反復幾次，得到最終的產物。
3. 如權利要求2所述的透明離子液體的制備方法，其特征在于，步驟a所述的含溴離子 的離子液體包括咪唑型，吡啶型，哌啶型，吡咯烷型離子液體，如下所示：
其中，A，B，C為化學基團，包括碳鏈長度在1-4的烷基，以及酯基團。
4. 如權利要求3所述的透明離子液體的制備方法，其特征在于，所述碳鏈長度在1-4的 烷基包括甲基，乙基，丙基，正丁基，異丁基；所述酯基團包括甲酸乙酯基團，乙酸乙酯基團， 丙酸乙酯基團。
5. 如權利要求3或4所述的透明離子液體的制備方法，其特征在于，所述的含溴離子的 離子液體包括溴化1-丙基-3-甲基咪唑、溴化N-丙基吡啶、溴化N，N-甲基丁基哌啶、溴化 N，N-甲基丁基吡咯烷。
6. 如權利要求2所述的透明離子液體的制備方法，其特征在于，步驟a和b所述的惰性 氣氛，是氬氣，氮氣或是兩種氣體的混合氣體。
7. 如權利要求2所述的透明離子液體的制備方法，其特征在于，步驟c中通過旋蒸除去 醇溶劑和乙酸乙酯。
8. 權利要求1所述的透明離子液體在染料敏化太陽能電池中的應用。
9. 如權利要求8所述的透明離子液體在染料敏化太陽能電池中的應用，其特征在于， 所述染料敏化太陽能電池通過以下方法制備：將所述的透明離子液體與四唑的二硫化合 物，高氯酸鋰，TBP混合；然后灌注于已組裝好的染料敏化太陽能電池上，封裝后，即可制得 染料敏化太陽能電池。
10. 如權利要求9所述的透明離子液體在染料敏化太陽能電池中的應用，其特征在于， 所述的透明離子液體與四唑的二硫化合物的摩爾比為10:1?5:1，所述染料敏化太陽能電 池的光陽極的厚度為8?12 ym。
【專利摘要】本發明公開了一種透明離子液體及其在染料敏化太陽能電池中的應用，該透明離子液體包含四唑硫醇負離子，具有較高的透光性，550nm可見光透過率大于95％，同時粘度可調，且導電性好，在10-1-1S/m；其制備方法反應條件溫和，操作簡單易行，且具有普適性；而且，利用該透明離子液體所制備的染料敏化太陽能電池器件具有較高的能量轉化效率。
【IPC分類】H01G9-20, H01G9-035
【公開號】CN104576062
【申請號】CN201410717904
【發明人】鄒德春, 吳紅偉, 簡蓉
【申請人】北京大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月1日