电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解质组合物和一种使用了该电解质组合物的太阳能电池。该电解质组合物含有：具有孤对电子的电子供体化合物“Ａ”；碘盐；和碘（Ｉ↓［２］）。根据本发明专利技术的电解质组合物增加了多孔膜中的电子，以改善电荷集积容量并提高了开路电压，由此制造出高效染料敏化太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池本申请要求韩国知识产权局申请号为No.10-2004-0048658、申请日为2004年6月26的韩国专利申请的优先权，其全文并入本文作为参考。
本专利技术涉及一种电解质组合物和一种使用该电解质组合物的太阳能电池，更具体而言，本专利技术涉及一种采用电化学原理的染料敏化(dye sensitised)太阳能电池。
技术介绍
染料敏化太阳能电池是一种使用氧化物半导体电极的电化学太阳能电池。该氧化物半导体电极由光敏染料分子和二氧化钛构成，所述光敏染料分子用于吸收可见光线以产生电子空穴对，所述二氧化钛用于传输所产生的电子。常规的硅太阳能电池同时进行吸收太阳能的过程以及利用硅半导体内电子空穴对的分离而产生电动势的过程。与此相比，染料敏化太阳能电池分别进行吸收太阳能的过程和电荷传输过程。在对该染料敏化太阳能电池的一种详细描述中，染料用来吸收太阳能，而半导体用来传输电荷。染料敏化太阳能电池具有生产成本低以及环保和便于制造的优点，但是，由于它的能量转化效率低，因此在实际应用中具有一定的局限性。在太阳能电池中，能量转化效率，即：光电转变效率，与通过吸收太阳光而产生的电子量成比例。为了提高光电转变效率，也可以增加所吸收的太阳光的量或者增加所吸收染料的量，由此增加产生的电子的量或者由此防止产生的激发电子因电子空穴复合而湮灭。为了增加每单元面积所吸收染料的量，开发了一种制造具有纳米级晶粒的半导体氧化物的方法。为了增加太阳光的吸收，开发了一种增加铂电极的反射率或者混合具有数微米尺寸的半导体氧化物的方法，所述半导体氧化物散射光。-->韩国公开的专利No.10-2003-0065957披露了一种染料敏化的太阳能电池，其具有包含聚偏二氟乙烯的凝胶型聚合物电解质。在韩国公开的专利No.10-2003-0065957中，降低了电解质溶剂的挥发性，由此增加了光电转变效率。然而，这种方法在改善太阳能电池的光电转化率方面存在局限性。因此，非常需要一项新型的技术研究以改善光电转化率。通过改变电解质的性能以增加氧化还原电子量的研究已然是没有意义的。该研究是用于改善太阳能电池开路电压(VOC)的特性的非常重要的技术需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电解质组合物以及一种使用该电解质组合物的太阳能电池，其中，加入了一种新的化合物以改善开路电压，所述化合物具有提高染料敏化太阳能电池效率的作用。根据本专利技术的一个方面，提供了一种太阳能电池的电解质组合物，该组合物包括：一种具有孤对电子的电子供体化合物“A”；碘盐；和碘(I2)。化合物“A”的量基于每100重量份碘(I2)可以为30至1,000重量份。化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂族胺、具有1-20个碳原子数的芳基胺、以及具有1-20个碳原子数的杂环胺。化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的杂环胺。化合物“A”可以选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、三唑、噻唑、噻二唑、4-叔丁基吡啶、2-氨基-嘧啶、及其衍生物。化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂肪族硫化合物、具有1-20个碳原子数的芳基硫化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环硫化合物。化合物“A”可以选自甲硫醚(dimethyl sulfide)、甲基苯基硫醚、噻吩及其衍生物。化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂防族磷化合物、具有1-20个碳原子数的芳基磷化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环磷化合物。碘盐可以选自碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化铜、碘化硅、碘化锰、碘化钡、碘化钼、碘化钙、碘化铁、碘化铯、碘化锌、碘化汞、碘化铵、碘代甲烷、二碘甲烷、碘代乙烷、碘化乙烯、异丙基碘、异丁基碘、苄基碘、苯甲酰碘、烯丙基碘、和咪唑鎓碘化物。-->组合物可以进一步含有有机溶剂，该有机溶剂是一种或多种选自乙腈(AN)、乙二醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、异丙醇、乙醚、二噁烷、四氢丁烷(tetrahydrobutane)、四氢呋喃、正丁基醚、丙基醚、异丙基醚、丙酮、甲乙酮、甲丁酮、甲基异丁基酮、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、N-甲基-2-吡咯烷酮、和3-甲氧基丙腈(MP)的溶剂，该有机溶剂的量占组合物总量的10-90wt％。根据本专利技术的另一方面，提供了一种太阳能电池，其包括；彼此相对的第一和第二电极；插入该第一和第二电极之间并且含有吸收的染料的多孔膜；以及插入该第一和第二电极之间并且具有电子供体化合物“A”、碘盐和碘(I2)的一种电解质组合物，所述供体化合物“A”具有孤对电子。附图说明参照附图，通过对示范实施方案的详细说明，将使本专利技术的上述及其他特征和优点更加清楚，其中：图1为例举了一种常规染料敏化太阳能电池工作原理的视图；图2为例举了一种根据本专利技术优选实施方案的染料敏化太阳能电池的示意剖视图；图3例举了一种根据本专利技术实施方案的染料敏化太阳能电池中化合物“A”的效果和反应；图4和5为例举了电流-电压特征的曲线，其中，曲线(a)表示常规的染料敏化太阳能电池，曲线(b)表示根据本专利技术实施方案1的染料敏化太阳能电池，曲线(c)表示根据本专利技术实施方案2的染料敏化太阳能电池：以及图6为例举了当根据本专利技术加入化合物“A”时电压升高结果的示意图。具体实施方式现在将参照示出了本专利技术示范实施方案的附图，更加全面地说明本专利技术。然而，本专利技术可以以很多不同的形式体现，不应当理解为局限于本文中所给出的实施方案。更确切而言，提供这些实施方案只是为了完全、充分地公开专利技术，并可以向本领域技术人员全面地表达本专利技术的范围。本说明书自始至终同样的-->附图标记表示同样的元件。图1为例举了一种常规染料敏化太阳能电池工作原理的视图。如果太阳光4吸收于染料分子5，则该染料分子5由基态跃迁至激发态以提供电子孔穴对。激发的电子被注入多孔膜3的晶粒间界中的导带。注入的电子被传输至第一电极1并通过外部电路被传输至第二电极2。同时，通过跃迁氧化的染料分子被电解质4中氧化还原对的碘离子(I-)还原。氧化的三价碘离子(I3-)为了中和电荷与到达第二电极的电子进行还原反应。与常规p-n结硅(Si)太阳能电池不同，该染料敏化的太阳能电池通过晶粒间界反应的电化学原理起作用。图2为例举了一种根据本专利技术优选实施方案的染料敏化太阳能电池的示意剖视图。该染料敏化的太阳能电池具有一个夹层结构，第一电极10和第二电极20为彼此相对的平板形电极。在第一电极10的一个表面上涂覆有一层纳米晶粒尺寸的多孔膜30。该纳米晶粒尺寸多孔膜30的表面上吸附有光敏染料，所述光敏染料具有被吸收的可见光线激发的电子。第二电极10和第二电极20通过支撑体60连接和固定。在第一电极10和第二电极20之间的间隔中填充一种氧化还原电解质40。图2中，为了表述制造过程的便利，将电解质40置于多孔膜30和第二电极20之间。然而，这并不意味着对本专利技术范围的必要限制。电解质40填充在第一电极10和第二电极20之间的间隔中，并均匀地分散在多孔膜30中。通过碘离子(I-/I3-)的氧化还原反应，电解质40获得来自对电极的电子并将这些获得的电子传输给染料。依赖于多孔膜30的费米能级与电解质40的氧化还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的电解质组合物，该组合物含有：具有孤对电子的电子供体化合物“Ａ”；　碘盐；和碘（Ｉ↓［２］）。

【技术特征摘要】
KR 2004-6-26 0048658/041、一种太阳能电池的电解质组合物，该组合物含有：具有孤对电子的电子供体化合物“A”；碘盐；和碘(I2)。2、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”的量基于每100重量份碘(I2)为30-1,000重量份。3、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂族胺、具有1-20个碳原子数的芳基胺、以及具有1-20个碳原子数的杂环胺。4、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的杂环胺。5、如权利要求4所述的组合物，其中化合物“A”选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、三唑、噻唑、噻二唑、4-叔丁基吡啶、2-氨基-嘧啶、及其衍生物。6、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂肪族硫化合物、具有1-20个碳原子数的芳基硫化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环硫化合物。7、如权利要求6所述的组合物，其中化合物“A”选自甲硫醚、甲基苯基硫醚、噻吩及其衍生物。8、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂肪族磷化合物、具有1-20个碳原子数的芳基磷化合物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴晶远，李知爰，李禾燮，安光淳，崔在万，申炳哲，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]