一种染料敏化太阳能电池准固态电解质制造技术

本发明专利技术提供一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，该染料敏化太阳能电池准固态电解质由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：对氰基苄基三嗪型离子晶体40‑60份，吡啶型离子液体20‑30份，碘单质4‑9份，添加剂3‑8份，有机盐修饰聚吡咯管2‑5份。其中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。吡啶型离子液体选自N‑乙基吡啶四氟硼酸盐、N‑丁基吡啶六氟磷酸盐、N‑丁基吡啶六氟磷酸盐、N‑庚烷吡啶六氟磷酸盐中的一种或几种。该准固态电解质较现有技术中的准固态电解质导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且有效提高了染料敏化太阳能电池光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化太阳能电池准固态电解质
本专利技术属于新材料新能源
，涉及一种染料敏化太阳能电池组件，具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池准固态电解质。
技术介绍
近年来，随着经济的发展及全球化工业进程的加快，能源问题和环境问题日益突出，成为制约当今社会发展的两大重要因素，为了保护人类赖以生存的地球，解决能源危机，人们对清洁新能源装置的关注度越来越大。染料敏化太阳能电池作为众多新能源装置的一种，由于其具有高效率、低成本的优点近年来成为业内研究的热点。电解质是染料敏化太阳能电池的关键部件之一，承担着将光激发染料还原的作用，其性能的好坏直接影响到电池的光电转化效率、工作稳定性及循环使用寿命。常见的染料敏化太阳能电池用电解质有液态、准固态、固态等多种形式。其中液态电解质虽然在电池中表现出了良好的性能，但其多含有乙腈、甲氧基丙腈等有机溶剂，存在易燃烧泄漏、易挥发、难封装、高毒性、稳定性差、易泄漏、安全性差等缺点；固态电解质具有良好的长期稳定性，但其电导率较低，导致用固态电解质制备的染料敏化太阳能电池光电转化效率较低，距离商业化的程度还有很大距离。准固态电解质以其良好的离子导电性、可集成、薄型化、可弯曲等特性成为了目前替代液态电解质的最优选择。中国专利技术专利CN101205283A公开了一种凝胶型电解质及其制备方法，电解质由单质碘、聚甲基丙烯酸酯类离子液体、聚丙烯腈、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯以及SiO2组成；该电解质制备方法简单，离子电导率高，并且聚合物的引入使得电解质形成凝胶在一定程度上抑制了碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等有机溶剂的渗漏，但是仍然不可避免碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的挥发，造成电池性能的下降。中国专利技术专利CN102592832A的公开了太阳能电池用固态电解质，由其中的主要成分单咪唑型离子晶体电导率较低，大约为1×10-6S/cm，严重影响了利用该电解质制备的染料敏化太阳能电池光电转化效率，仅仅达到4.45％。因此，有必要寻求更为有效的方法，合成出导电率更高，稳定性更好，更易封装的准固态电解质。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，该准固态电解质较现有技术中的准固态电解质导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且有效提高了染料敏化太阳能电池光电转化效率。为达到以上目的，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：其中，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的化学结构通式为：式中：X为Br、Cl、BF4、PF6中的一种。优化地，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺加入有机溶剂中，并向其中加入对氰基溴化苄，在40-50℃下搅拌反应6-8小时，后用乙醚洗涤产物5-8次，后在50-60℃下旋蒸除去溶剂；其中，所述三聚氰胺、有机溶剂、对氰基溴化苄的质量比为1；(15-25):14。所述有机溶剂选自乙醚、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种；进一步地，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。所述吡啶型离子液体选自N-乙基吡啶四氟硼酸盐、N-丁基吡啶六氟磷酸盐、N-丁基吡啶六氟磷酸盐、N-庚烷吡啶六氟磷酸盐中的一种或几种。所述有机盐修饰聚吡咯管的制备方法，包括如下步骤：将聚吡咯管分散于高沸点溶剂中，后向其中加入3-氯烯丙基六亚甲基四胺，碱催化剂，加热到40-60℃反应15-24小时。抽滤分离得到黑色固体，后置于50-60℃的真空干燥箱中烘10-14小时；其中，所述聚吡咯管、高沸点溶剂、3-氯烯丙基六亚甲基四胺、碱催化剂的质量比为(3-5)：(10-15)：(1-2):1；所述高沸点溶剂选自二甲亚砜，N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述碱催化剂选自氢氧化钠、叔丁基醇钾、氢氧化钾中的一种或几种。一种染料敏化太阳能电池，采用所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质作为电解质材料。由于上述技术方案的运用，本专利技术制备的染料敏化太阳能电池准固态电解质具有以下有益效果：(1)本专利技术公开的染料敏化太阳能电池准固态电解质，各组分中不含有机溶剂，有效地避免了有机溶剂渗漏问题，使得用该准固态电解质制备的染料敏化太阳能电池具备高稳定性。(2)本专利技术公开的染料敏化太阳能电池准固态电解质，由于对氰基苄基三嗪型离子晶体、有机盐修饰聚吡咯管的使用，使得其导电率高、安全性更好，且能有效提高应用该准固态电解质的染料敏化太阳能电池光电转化效率。(3)本专利技术公开的染料敏化太阳能电池准固态电解质，添加有机盐修饰的聚吡咯管，由于共轭作用，使得导电性增强，另外，通过有机盐对聚吡咯管表面进行修饰，有利于其分散及与其他成分的相容。(4)本专利技术公开的染料敏化太阳能电池准固态电解质，添加有机盐修饰的聚吡咯管有利于固定离子液体，防止其泄漏，离子液体又能进一步提高电解质的电导率及碘的迁移。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：其中，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的化学结构通式为：所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺10g加入乙醚150g中，并向其中加入对氰基溴化苄140g，在40℃下搅拌反应6小时，后用乙醚洗涤产物5次，后在50℃下旋蒸除去溶剂。所述有机盐修饰聚吡咯管的制备方法，包括如下步骤：将聚吡咯管30g分散于二甲亚砜100g中，后向其中加入3-氯烯丙基六亚甲基四胺10g，氢氧化钠10g，加热到40℃反应15小时。抽滤分离得到黑色固体，后置于50℃的真空干燥箱中烘10小时；实施例2一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：其中，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的化学结构通式为：所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺10g加入乙酸乙酯170g中，并向其中加入对氰基氯苄140g，在43℃下搅拌反应6.5小时，后用乙醚洗涤产物6次，后在52℃下旋蒸除去溶剂；所述有机盐修饰聚吡咯管的制备方法，包括如下步骤：将聚吡咯管35g分散于N,N-二甲基甲酰胺120g中，后向其中加入3-氯烯丙基六亚甲基四胺13g，叔丁基醇钾10g，加热到45℃反应18小时。抽滤分离得到黑色固体，后置于53℃的真空干燥箱中烘12小时。实施例3一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：其中，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的化学结构通式为：所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺10g加入丙酮200g中，并向其中加入对氰基溴化苄140g，在46℃下搅拌反应7小时，后用乙醚洗涤产物7次，后在57℃下旋蒸除去溶剂；然后将产物浸泡在40℃的质量分数为20％的四氟硼酸钠的水溶液100g中20小时，后再95℃旋蒸除去水，后用二氯甲烷溶解，过滤，在35℃下旋蒸除去溶剂。所述有机盐修饰聚吡咯管的制备方法，包括如下步骤：将聚吡咯管40g分散于N-甲基吡咯烷酮130g中，后向其中加入3-氯烯丙基六亚甲基四胺18g，氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述准固态电解质由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述准固态电解质由以下成分构成，各成分的含量用重量份表示：2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的化学结构通式为：式中X为Br、Cl、BF4、PF6中的一种。3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述对氰基苄基三嗪型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺加入有机溶剂中，并向其中加入对氰基溴化苄，在40-50℃下搅拌反应6-8小时，后用乙醚洗涤产物5-8次，后在50-60℃下旋蒸除去溶剂。4.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述三聚氰胺、有机溶剂、对氰基溴化苄的质量比为1；(15-25):14。5.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，所述有机溶剂选自乙醚、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池准固态电解质，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏亮，
申请(专利权)人：浙江夏远信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33