一种染料敏化太阳能电池用固态电解质制造技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，其特征在于，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体35‑55份；3,6‑二乙炔基咔唑类有机离子10‑15份；碘单质5‑10份；添加剂5‑8份；表面离子化改性石墨烯量子点2‑5份；所述的添加剂为甲基苯并咪唑、丁基苯并咪唑、叔丁基吡啶中的一种或几种。本发明专利技术公开的染料敏化太阳能电池用固态电解质具有制备成本低廉，导电率更高，稳定性更好，更易封装，能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率，使用更加安全环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化太阳能电池用固态电解质
本专利技术属于新能源新材料
，涉及一种染料敏化太阳能电池部件，具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池用固态电解质。
技术介绍
染料敏化太阳能电池是模拟光合作用的再生式的光化学太阳能电池，具有高效率、相对于传统硅电池低成本、原材料丰富、工艺技术相对简单、原材料和生产工艺无毒、无污染、部分材料可以得到充分的回收等优势，成为第三代太阳能电池的代表，是最有前景的一类太阳能电池，是未来太阳能电池行业发展的主流方向。染料敏化太阳能电池由染料敏化光阳极、电解质和对电极三个部分组成，其中，电解质是染料敏化太阳能电池的核心组成部分，主要起传输氧化还原对，将光激发染料还原的作用，电解质的性能直接影响太阳能电池的光电转化效率、工作稳定性及循环使用寿命。染料敏化太阳能电池用电解质存在液态、凝胶、固态等多种形式，其中液态电解质多以有机溶剂作为电解质，存在易挥发、封装难、稳定性差、高毒性等缺点。凝胶电解质中由于一般含有少量的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、离子液体等溶剂，仍然存在易泄漏、难封装，从而导致电池性能下降的问题。固体电解质具有热稳定好、呈固体不泄漏等的优点，但是现有技术中的固态电解质电导率相对较低，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，阻碍了染料敏化太阳能电池的发展。公开号为CN102592832A的中国专利技术专利公开了一种用于太阳能电池的固态电解质，它包括非聚合型离子液体、离子晶体、碘单质。虽然利用该固态电解质制备的染料敏化太阳能电池的最高光电转化效率为5.7％，但是由于非聚合型离子液体含量高达50wt％-89wt％，而且选用的具有很强吸水性的碘化咪唑盐，在长期使用过程中难免会吸附空气中的水分、出现渗漏，影响染料敏化太阳能电池的性能。因此，开发一种能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率，具有导电率更高，稳定性更好，更易封装的染料敏化太阳能电池用电解质符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进染料敏化太阳能电池的产业化发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，该染料敏化太阳能电池用固态电解质具有制备成本低廉，导电率更高，稳定性更好，更易封装，能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率，使用更加安全环保的优点。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是，一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体35-55份；3,6-二乙炔基咔唑类有机离子10-15份；碘单质5-10份；添加剂5-8份；表面离子化改性石墨烯量子点2-5份。进一步地，所述四乙腈基季铵盐型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将亚氨基二乙腈加入有机溶剂中，并向其中加入碘乙腈，在40-60℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙酸乙酯洗涤产物3-5次，最后置于真空干燥箱中60-80℃下烘至恒重。优选地，所述亚氨基二乙腈、有机溶剂、氯乙腈的质量比为1:(10-15):3.51。优选地，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3,6-二乙炔基咔唑类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3,6-二乙炔基咔唑加入乙醚中，并向其中加入碘乙烷，在室温下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙醚洗涤产物3-5次，最后旋蒸除去溶剂。优选地，所述3,6-二乙炔基咔唑、乙醚、碘乙烷的质量比为1:(10-15):1.45。进一步地，所述表面离子化改性石墨烯量子点的制备方法，包括如下步骤：将氨基石墨烯量子点分散于乙醇中，再向其中加入碘乙腈，在40-60℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂。优选地，所述氨基石墨烯量子点、乙醇、碘乙腈的质量比为(2-3):15:1。进一步地，所述的添加剂为甲基苯并咪唑、丁基苯并咪唑、叔丁基吡啶中的一种或几种。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用固态电解质，克服了传统液态及凝胶电解质或多或少存在的易挥发、封装难、稳定性差、高毒性的技术问题，也克服了现有技术中的固态电解质电导率相对较低，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的缺陷，具有制备成本低廉，导电率更高，稳定性更好，更易封装，能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率，使用更加安全环保的优点。2)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用固态电解质，由于同时添加四乙腈基季铵盐型离子晶体、3,6-二乙炔基咔唑类有机离子和表面离子化改性石墨烯量子点，使得其导电率高，使用安全环保，四乙腈基季铵盐型离子晶体、3,6-二乙炔基咔唑类有机离子均具有塑性，二者协同作用，能有效提高应用该固态电解质的染料敏化太阳能电池光电转化效率，也易于封装。3)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用固态电解质，对石墨烯量子点表面进行改性，提高了其与其他组分之间的相容性和分散性，也引入离子结构，提高了导电率，进而提高应用该固态电解质的染料敏化太阳能电池的电池性能和循环使用寿命。具体实施方式为了使本
人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术下述实施例中所使用原料购自摩贝(上海)生物科技有限公司。实施例1一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体35份；3,6-二乙炔基咔唑类有机离子10份；碘单质5份；甲基苯并咪唑5份；表面离子化改性石墨烯量子点2份。所述四乙腈基季铵盐型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将亚氨基二乙腈10g加入乙醚100g中，并向其中加入碘乙腈35.1g，在40℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙酸乙酯洗涤产物3次，最后置于真空干燥箱中60℃下烘至恒重。所述3,6-二乙炔基咔唑类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3,6-二乙炔基咔唑10g加入乙醚100g中，并向其中加入碘乙烷14.5g，在室温下搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙醚洗涤产物3次，最后旋蒸除去溶剂。所述表面离子化改性石墨烯量子点的制备方法，包括如下步骤：将氨基石墨烯量子点20g分散于乙醇150g中，再向其中加入碘乙腈10g，在40℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂。实施例2一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体40份；3,6-二乙炔基咔唑类有机离子11份；碘单质6份；丁基苯并咪唑6份；表面离子化改性石墨烯量子点3份。所述四乙腈基季铵盐型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将亚氨基二乙腈10g加入乙酸乙酯115g中，并向其中加入碘乙腈35.1g，在45℃下搅拌反应4.5小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙酸乙酯洗涤产物4次，最后置于真空干燥箱中65℃下烘至恒重。所述3,6-二乙炔基咔唑类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3,6-二乙炔基咔唑10g加入乙醚115g中，并向其中加入碘乙烷14.5g，在室温下搅拌反应4.5小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙醚洗涤产物4次，最后旋蒸除去溶剂。所述表面离子化改性石墨烯量子点的制备方法，包括如下步骤：将氨基石墨烯量子点23g分散于乙醇150g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用固态电解质，其特征在于，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体35‑55份；3,6‑二乙炔基咔唑类有机离子10‑15份；碘单质5‑10份；添加剂5‑8份；表面离子化改性石墨烯量子点2‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，其特征在于，包括如下重量份的各组分：四乙腈基季铵盐型离子晶体35-55份；3,6-二乙炔基咔唑类有机离子10-15份；碘单质5-10份；添加剂5-8份；表面离子化改性石墨烯量子点2-5份。2.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，其特征在于，所述四乙腈基季铵盐型离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将亚氨基二乙腈加入有机溶剂中，并向其中加入碘乙腈，在40-60℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，再用乙酸乙酯洗涤产物3-5次，最后置于真空干燥箱中60-80℃下烘至恒重。3.根据权利要求2所述的一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，其特征在于，所述亚氨基二乙腈、有机溶剂、氯乙腈的质量比为1:(10-15):3.51。4.根据权利要求2所述的一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，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。5.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池用固态电解质，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：董秀玲，
申请(专利权)人：董秀玲，
类型：发明
国别省市：山东,37