紫外光固化電解質的制備方法及其在太陽能電池中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于太陽能電池技術領域，設及一種紫外光固化電解質的制備方法。
【背景技術】
[0002] 伴隨著煤、石油和天然氣等礦物資源日益枯竭，能源危機和環境污染已成為亟待 解決的嚴重問題。如何有效地利用可再生能源技術已經成為全世界的一大課題。染料敏化 太陽能電池化0'Regan,M.Griitzeh化化re, 1991，353, 737-740)，因其制作工藝簡單、成 本低、光電轉換效率較高等優勢，具有潛在的實用價值。
[0003]染料敏化太陽能電池值SSCs)通常由半導體氧化物納米多孔膜，染料敏化劑，氧 化還原電解質和Pt電極等組成。然而傳統的液態氧化還原電解質，由于易揮發、易泄露 并腐蝕對電極，為此，開發全固態電解質成為將來染料敏化太陽能電池走向市場不可回避 的課題。雖然研究者曾嘗試過固態電池的制備，而對于目前效果最好的基于空穴傳輸材 料Spiro的DSSCs全固化，不僅材料昂貴，而且制備工藝較液態電池復雜很多，需要昂貴的 蒸鍛設備。為此我們提出了完全類似液態電池制備工藝的紫外光固化工藝來制備全固態 DSSCs。
[0004] 紫外光固化原理：紫外線光0JV)固化是利用光引發劑（光敏劑）的感光性、在 紫外線照射下引發形成激發生態分子，分解成自由基或離子，使不飽和有機物進行聚合、接 技、交聯等化學反應達到固化的目的。
[0005]而目前，并未有紫外光固化電解質在全固態染料敏化太陽能電池方面的應用的相 關技術報道。
【發明內容】
[0006] 本發明為了解決現有技術中染料敏化太陽能電池電解質溶液泄露和揮發，嚴重影 響太陽能電池穩定性的技術問題。
[0007] 本發明的目的之一在于提供一種用于制作染料敏化太陽能電池的紫外光固化電 解質前驅體。
[0008] 本發明的紫外光固化電解質前驅體制備需要如下試劑：2-苯氧甲基環氧乙燒、丙 締酸、2-(二甲基氨基）丙締酸乙醋、氨釀單甲酸。
[0009] 較優的，所述的一種紫外光固化電解質前驅體，包括W下原料，按質量份計：
[0010] 2-苯氧甲基環氧乙焼 130-200份； 兩稀酸 30--40份； 12-(二甲基氨基）丙稀酸醋2-10份;； 氨駆單甲雕 1--2份。
[0011] 在本發明的一個優選實施例中，所述的一種紫外光固化電解質前驅體，包括W下 原料，按質量份計：
[0012] 2-苯氧甲基環氧乙焼 160份； 丙婦酸 36份； 12-(二甲基氨基）丙稀酸乙醋5份； 氨廳單甲釀 1份。
[0013]本發明還提供了一種紫外光固化電解質前驅體的制備方法，如下：2-苯氧甲基環 氧乙燒、丙締酸、12-(二甲基氨基）丙締酸乙醋、氨釀單甲酸于100°C加熱化，再添加W上述 所有原料的總量為基數的2%(質量百分比）安息香下基酸。
[0014]在本發明的一個優選實施例中，160份2-苯氧甲基環氧乙燒、36份丙締酸、5份12-(二甲基氨基）丙締酸乙醋、1份氨釀單甲酸于在100°C加熱化，再添加W上述所有原料 的總量為基數的2%安息香下基酸制成，得紫外光固化電解質前驅體。
[0015]本發明的目的之二在于提供一種基于上述紫外光固化電解質前驅體所制備的染 料敏化太陽能電池的電解質。
[0016]本發明提供了一種染料敏化太陽能電池電解質，包括W下原料，按質量份計：
[0017] 如上所述的紫外光固化電解質前驅體 50~60份； 鵬1~8份； 鵬化裡10~20份； 尿素 0.5~2份; 4-叔下基她晚5~15份
[001引本發明還提供了所述的染料敏化太陽能電池電解質的制備方法，該方法為：W下 各原料按質量份計，將1~8份艦、10~20份艦化裡、0. 5~2份尿素、5~15份4-叔下基 化晚（tB巧加至50~60份紫外光固化電解質前驅體（前驅體固化前為液體）中，于暗處 攬拌均勻，制得電解質。
[0019]本發明的目的之=在于提供上述染料敏化太陽能電池的電解質在制備染料敏化 太陽能電池中的應用。
[0020] 所述的應用具體為：在吸附了染料的Ti〇2膜上滴加適量上述得到的染料敏化太陽 能電池的電解質，置于365nm紫外光下進行固化。
[0021] 本發明的目的之四在于提供一種全固態染料敏化太陽能電池的制備方法，該方法 包括W下步驟：
[0022] 在吸附了染料的Ti〇2膜上滴加一定量上述得到的染料敏化太陽能電池的電解質， 使其能均勻覆蓋住Ti〇2膜，對電極的導電面朝內蓋在TiO2膜上，置于365nm紫外光下固化 10分鐘，制得基于紫外光固化紫外膠電解質體系的染料敏化太陽能電池，即全新的全固態 染料敏化太陽能電池。
[0023] 在本發明的一個優選實施例中，一種染料敏化太陽能電池的制備方法，包括W下 步驟：
[0024]A、染料敏化劑溶液的配制；B、基底的清洗；C、對電極制作；D、光陽極的制備；E、電 解質的配制；F、電池的封裝；
[00巧]其中E和F的具體步驟為：
[0026] E、電解質的配制：將0. 04375g艦、0. 32g艦化裡、0. 02g尿素、1滴4-叔下基化晚 (巧巧加至ImL紫外光固化電解質前驅體中，于暗處攬拌均勻，制得電解質。
[0027]F、電池的封裝：在吸附了染料的Ti〇2膜上滴加適量電解質使其能覆蓋住TiO2膜， 對電極的導電面朝內蓋在Ti〇2膜上，置于365nm紫外光下進行固化，10分鐘后取出，制得紫 外光固化電解質電池。
[0028] 更優選的，步驟A-D的具體步驟為：
[0029]A、染料敏化劑溶液的配制：于IOmL容量瓶，稱取40mg化合物 N719(cis-bis(isothiocyanato)bis(2, 2-bipyridyl-4, 4-dicarboxylato)-ruthenium( II)bis-tetrabut5dammonium,Solaronix公司提供），加入溶劑乙醇至刻度；
[0030]B、基底的清洗：將導電基底依次用清洗劑、二次水、丙酬和乙醇超聲清洗，在熱氣 流中烘干待用。
[0031]C、對電極的制作：用旋涂法在清洗后的FTO導電玻璃上旋涂一層氯銷酸溶液，之 后置于馬弗爐中，在400°C下燒結30分鐘，待冷卻后取出。
[0032]D、光陽極的制備：通過絲網印刷在FTO導電玻璃上刷一層Ti化漿料，12 5 °C烘10分 鐘，冷卻后，再涂一層，125°C烘lOmin，一共涂=/四層，然后緩慢升溫至450°C烘15min，再 升溫至500°C烘15min，冷卻至室溫后，用20mM的TiCl4水溶液于烘箱中70°C處理30min，分 別用二次水洗、乙醇洗涂，然后在450°C下般燒30min，冷卻后將其泡入染料敏化劑溶液中。 1化后取出，用浸泡染料所用溶劑洗涂，吹干。
[0033] 本發明的積極效果在于：解決了染料敏化太陽能電池的電解質流失問題，并且免 去了熱壓步驟，大幅改善了染料敏化太陽能電池的使用穩定性，節約了時間和資源，具有很 好的市場發展前景。
【附圖說明】
[0034] 圖1為實施例2紫外光固化電解質電池在化合物N719，AM1. 5,1000 W/ITf標準測試 條件下測得的不同層數（每層平均厚度3ym)的Ti〇2膜的光電流-電壓（I-V)對比曲線；[003引 圖2為實施例3紫外光固化電解質電池在化合物N719，AM1. 5,1000 W/ITf標準測試 條件下測得的有無致密層的I-V對比曲線；
[003引 圖3為實施例4紫外光固化電解質電池在化合物N719，AM1. 5,1000 W/ITf標準測試 條件下測得的有無散射層的I-V對比曲線。
【具體實施方式】
[0037] W下所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人 員來說，本發明可W有更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、改進 等，均應包括在本發明的保護范圍之內。
[003引實施例1前驅體的制備
[0039] 紫外光固化電解質前驅體A的制備方法為：W下各原料按質量份計，160份2-苯 氧甲基環氧乙燒、36份丙締酸、5份12-(二甲基氨基）丙締酸乙醋、1份氨釀單甲酸于在 100°C加熱化，再添加W上述所有原料的總量為基數的2%安息香下基酸制成，得紫外光固 化電解質前驅體。
[0040] 實施例2
[0041] 1)染料敏