本发明专利技术涉及一种超声辐照改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法：称取ＰＥＯ和Ｐ（ＶＤＦ－ＨＦＰ）高分子，共混于ＰＣ／ＤＭＥ有机溶剂中，持续搅拌后加入二氧化钛纳米粒子，持续搅拌至混和均匀，对高分子／纳米粒子混合液进行超声辐照改性，加入氧化还原电解质，在染料敏化纳米晶膜表面滴加超声改性聚合物电解质体系，烘烤，加上镀铂的导电玻璃对电极，持续烘烤至电极间牢固结合即可。本发明专利技术的有益效果在于：解决了高分子聚合物电解质难以渗入纳米晶多孔膜和电导率低的缺点，提高了聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的效率，经超声辐照改性过的固态聚合物电解质能够更充分地进入纳米晶多孔膜，离子电导率得到有效提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超声辐照改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法。
技术介绍
染料敏化纳米晶太阳能电池使用液态电解质存在着容易挥发，封装困难和稳定性差等缺点。经实际研究可知制备高效率固态电解质是解决这些问题的有效途径。使用高分子聚合物氧化还原固体电解质体系用于染料敏化太阳能电池可以获得较好的效果。但是，聚合物高分子电解质体系的电导率低和高分子电解质与纳米晶和对电极的黏附性差，影响了高聚合物染料敏化纳米晶电池的光电转换效率。高分子的长链结构使得分子尺寸过大，而不易进入染料敏化多孔纳米晶膜；高分子长链结构的刚性强，使得高分子链段活动差，从而影响了离子的传导，导致了离子电导率不高。这两个因素影响了高分子固体电解质体系在染料敏化纳米晶太阳电池上的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种超声辐照改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法，由该方法所制备的太阳能电池效率有较大提高。本专利技术为解决上述提出的问题所采用解决方案为超声辐照改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法，包括有以下依次步骤1)称取PEO(聚氧乙烯)和P(VDF-HFP)(聚四氟乙烯偏六氟丙稀)高分子，其质量比为1∶4～4∶1，将两者共混于PC/DME(PC碳酸丙稀酯；DME乙二醇二甲醚)的有机溶剂中，PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量为有机溶剂的质量的2％～10％，其中PC作为高分子体系增塑剂而加入，PC与DME的体积比为1∶8～8∶1，在60～100℃持续搅拌2～6小时后缓慢加入二氧化钛纳米粒子，二氧化钛纳米粒子作为高分子固体增塑剂，二氧化钛纳米粒子的质量为PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量的10～30％，持续搅拌至混和均匀，得到高分子/纳米粒子混合液。2)通过超声辐照设备对步骤1所得的高分子/纳米粒子混合液进行超声辐照改性，持续时间为10～30分钟，得到改性高分子复合溶液；3)在步骤2所得的改性高分子复合溶液中加入2ml氧化还原电解质，常温下搅拌24～48小时至混合均匀，得超声改性聚合物电解质体系；4)在染料敏化纳米晶膜表面滴加步骤3所得的超声改性聚合物电解质体系，然后在80℃的烘箱内烘烤3～5小时，加上镀铂的导电玻璃对电极，持续烘烤至电极间牢固结合，即可组装成染料敏化纳米晶太阳能电池。按上述方案，所述的氧化还原电解质配比为1M LiI，0.1M I2，0.5M 4-丁基吡啶，溶剂为乙腈。按上述方案，所述的超声辐照设备进行辐照的功率为200～1000W，频率为10～30kHz。本专利技术的有益效果在于1)本专利技术提出了一种聚合物电解质超声辐照改性处理方法，较好的解决了高分子聚合物电解质难以渗入纳米晶多孔膜和电导率低的缺点，提高了聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的效率。2)经过一定时间的超声辐照改性的固体电解质体系，高分子体系因超声剪切、长链变短而粘度变小，高分子的玻璃化转变温度也随超声时间增加而降低。改性后的高分子短链段活动能力更强，更加有利于离子的传导。而且聚合物中杂化的二氧化钛纳米粒子，也因超声辐照而得到更均匀的分布。经超声辐照改性过的固态聚合物电解质能够更充分地进入纳米晶多孔膜，离子电导率也得到有效提高，组装的染料敏化纳米晶太阳电池效率有较大提高。具体实施例方式以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例1超声辐照PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2复合体系20分钟(宁波新芝超声辐照器)使用400W，20KHz超声辐照设备对PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2中的高分子/纳米粒子复合体系进行超声辐照改性，超声持续时间为20分钟。其中PEO与P(VDF-HFP)的质量比为2∶3，二氧化钛纳米粒子的质量为PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量的10％，在80℃混合于6克的PC/DME(体积比为3∶1)的有机溶剂中，高分子占有机溶剂的质量百分比为3％。持续搅拌至混合均匀。在改性高分子复合溶液中加入2ml氧化还原电解质，其配比为1M LiI，0.1M I2，0.5M 4-丁基吡啶，溶剂为乙腈。常温下搅拌24～48小时至共混均匀。超声改性后测得高分子电解质离子电导率为0.956ms/cm.将超声改性聚合物电解质体系滴加到染料敏化纳米晶膜上，水平放置到烘箱中在80℃的环境下持续烘烤3～5小时，盖上镀铂的对电极，继续烘烤8～12小时至电极间牢固结合。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为50.2mW/cm2(光强计北京师范大学，型号FZ-A)条件下，测得20分钟超声辐照改性的聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳电池(有效光照面积为0.5cm2)的光电转换效率为4.47％，比未经超声辐照改性的聚合物电解质太阳电池效率(3.6％)提高了约25％。实施例2超声辐照PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2复合体系25分钟(宁波新芝超声辐照器)使用400W，20KHz超声辐照设备对PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2中的高分子/纳米粒子复合体系进行超声辐照改性，超声持续时间为25分钟。其中PEO与P(VDF-HFP)的质量比为1∶3，二氧化钛纳米粒子的质量为PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量的10％，在80℃混合于8克的PC/DME(体积比为3∶1)的有机溶剂中，高分子占有机溶剂的质量百分比为3％。持续搅拌至混合均匀。在改性高分子复合溶液中加入2ml氧化还原电解质，其配比为1M LiI，0.1M I2，0.5M 4-丁基吡啶，溶剂为乙腈。常温下搅拌24～48小时至共混均匀。超声改性后测得高分子电解质离子电导率为0.453ms/cm.将超声改性聚合物电解质体系滴加到染料敏化纳米晶膜上，水平放置到烘箱中在80℃的环境下持续烘烤3～5小时，盖上镀铂的对电极，继续烘烤8～12小时至电极间牢固结合。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为50.2mW/cm2(光强计北京师范大学，型号FZ-A)条件下，测得25分钟超声辐照改性的聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳电池(有效光照面积为0.5cm2)的光电转换效率为3.8％。实施例3超声辐照PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2复合体系10分钟(宁波新芝超声辐照器)使用500W，20KHz超声辐照设备对PEO/P(VDF-HFP)/纳米TiO2中的高分子/纳米粒子复合体系进行超声辐照改性，超声持续时间为10分钟。其中PEO与P(VDF-HFP)的质量比为1∶1，二氧化钛纳米粒子的质量为PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量的10％，在80℃混合于8克的PC/DME(体积比为3∶1)的有机溶剂中，高分子占有机溶剂的质量百分比为5％。持续搅拌至混合均匀。在改性高分子复合溶液中加入2ml氧化还原电解质，其配比为1M LiI，0.1M I2，0.5M 4-丁基吡啶，溶剂为乙腈。常温下搅拌24～48小时至共混均匀。超声改性后测得高分子电解质离子电导率为0.805ms/cm.将超声改性聚合物电解质体系滴加到染料敏化纳米晶膜上，水平放置到烘箱中在80℃的环境下持续烘烤3～5小时，盖上镀铂的对电极，继续烘烤8～12小时至电极间牢固结合。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强为50.2mW/cm2(光强计北京师范大学，型号FZ-A本文档来自技高网...
【技术保护点】
超声辐照改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法，其特征在于包括有以下依次步骤：１）称取ＰＥＯ和Ｐ（ＶＤＦ－ＨＦＰ）高分子，其质量比为１∶４～４∶１，将两者共混于ＰＣ／ＤＭＥ的有机溶剂中，ＰＥＯ和Ｐ（ＶＤＦ－ＨＦＰ）高分子 总质量为有机溶剂质量的２％～１０％，其中ＰＣ作为高分子体系增塑剂而加入，与ＤＭＥ的体积比为１∶８～８∶１，在６０～１００℃持续搅拌２～６小时后缓慢加入二氧化钛纳米粒子，二氧化钛纳米粒子作为高分子固体增塑剂，二氧化钛纳米粒子的质量为ＰＥＯ和Ｐ（ＶＤＦ－ＨＦＰ）高分子总质量的１０～３０％，持续搅拌至混和均匀，得到高分子／纳米粒子混合液。２）通过超声辐照设备对步骤１所得的高分子／纳米粒子混合液进行超声辐照改性，持续时间为１０～３０分钟，得到改性高分子复合溶液；３）在 步骤２所得的改性高分子复合溶液中加入２ｍｌ氧化还原电解质，常温下搅拌２４～４８小时至混合均匀，得超声改性聚合物电解质体系；４）在染料敏化纳米晶膜表面滴加步骤３所得的超声改性聚合物电解质体系，然后在８０℃的烘箱内烘烤３～５小时，加上镀 铂的导电玻璃对电极，持续烘烤至电极间牢固结合，即可组装成染料敏化纳米晶太阳能电池。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴中，张京，吴素娟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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