[发明专利]染料敏化钠米晶太阳能电池准固态电解质及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池准固态电解质的制备方法，本发明还涉及该准固态电解质的制备方法和在太阳能电池制备中的应用。 

背景技术

染料敏化纳米晶太阳能电池以其简单的制作工艺，低廉的成本，较高的光电转化效率，得到世界各国的广泛关注。虽然基于液态电解质的染料敏化纳米晶太阳能电池取得了较高的光电转换效率，但是液态电解质易泄露、挥发，致使组装而成的电池密封困难，且在长期实际应用中性能下降，使用寿命缩短。经大量实际研究可知：为了解决液体电解质存在的问题，可以用固体电解质替代液体电解质或采用凝胶电解质，从而发展固态或准固态太阳电池。 

以高分子聚合物为基体的准固态电解质在材料的选择、设计及合成上具有灵活性，并且制备工艺相对比较简单，其组装而成的染料敏化纳米晶太阳能电池可获得较高的光电转换效率。但是聚合物电解质离子电导率低、离子扩散系数小以及与工作电极间接触性差，致使采用聚合物电解质的染料敏化纳米晶太阳能电池的光电转换效率低于基于液态电解质的染料敏化纳米晶太阳能电池。聚合物电解质的低离子电导率使得电池的短路电流降低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能提高聚合物电解质离子电导率的染料敏化纳米晶太阳能电池准固态电解质。 

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种能提高聚合物电解质离子电导率的染料敏化纳米晶太阳能电池准固态电解质的制备方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种染料敏化纳米晶太阳能电池准固态电解质，其特征在于包括如下组分：聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯混合物、二氧化硅纳米粒子、摩尔比为1∶7～1∶10的I₂/KI氧化还原电对、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂及有机溶剂A， 

其中，聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯总质量为有机溶剂A质量的2％～10％，聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯质量比为1∶4～4∶1；二氧化硅纳米粒子的质量为聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯总质量的10～30％；I₂/KI氧化还原电对中的K与聚氧乙烯中的O满足：K/O摩尔比为0.6～0.8；有机溶剂A由碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚组成，并且碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚的体积比为1∶8～8∶1，双(三氟甲基磺酰亚胺)锂的质量为聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯总质量的3％～15％。 

一种染料敏化纳米晶太阳能电池准固态电解质的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

①按质量比为1∶4～4∶1称取聚氧乙烯PEO和聚四氟乙烯偏六氟丙烯P(VDF-HFP)溶于混合溶剂A中，PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量为有机溶剂质量的2％～10％，并在60～100℃下水浴加热使其溶解，二氧化硅纳米粒子用无水乙醇溶解并加入到混合物中，SiO₂纳米粒子无水乙醇溶液按照如下比例配比：0.002g/ml～0.1g/ml，二氧化硅纳米粒子作为高分子固体增塑剂，二氧化硅纳米粒子的质量为PEO和P(VDF-HFP)高分子总质量的10～30％，继续加热搅拌使其混合均匀，得到高分子/纳米粒子混合液。混合溶剂A由碳酸丙烯酯PC和乙二醇二甲醚DME组成，并且PC和DME的体积比为1∶8～8∶1； 

②向步骤①所得的高分子纳米粒子混合液中分别加入摩尔比为1∶7～1∶10的I₂/KI氧化还原电对，常温下搅拌4～8小时至混合均匀，并且，I₂/KI氧化还原电对中的K与聚氧乙烯中的O满足：K/O摩尔比为0.6～0.8； 

③在不断搅拌的同时，向步骤②得到的准固态电解质中加入双(三氟甲基磺酰亚胺)锂，持续搅拌至混合均匀，双(三氟甲基磺酰亚胺)锂的质量为聚氧乙烯和聚四氟乙烯偏六氟丙烯总质量的3％～15％。 

一种染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法：在染料敏化纳米晶膜表面滴加准固态电解质，于60～100℃烘箱中将电解质烘至凝胶状，盖上铂对电极并用夹子把电池固定，继续烘烤至电极之间牢固结合，即可组装成染料敏化纳米晶太阳能电池。