[发明专利]用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解质材料的技术领域，具体而言，涉及用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质及其制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池具有价格低廉、环境友好、制作简单等优点，成为第三代太阳能电池的代表。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，其中电解质在染料还原再生或空穴传输过程中发挥着重要作用。

准固态电解质是一种介于液体电解质和全固态之间的凝胶态电解质，它能最大限度地保持液体电解质的高迁移率，同时具有固态电解质的长期稳定性能，从而被广泛用于制备稳定高效的准固态染料敏化太阳能电池。相比于其他准固态电解质，离子液体基准固态电解质作为准固态电解质之一受到格外的关注，这是因为室温离子液体具有电导率高及电化学窗口宽等优点，且可以克服有机溶剂沸点低、易挥发的缺陷。然而，由于离子液体在室温下仍然处于液体状态，因此存在着易泄漏的问题，影响电池的长期稳定性。近年来，为了克服离子液体基准固态电解质易泄漏问题，研究人员用有机小分子、无机纳米颗粒以及高分子聚合物作为凝胶剂，分别制备的离子液体-有机小分子准固态电解质、离子液体-无机纳米颗粒准固态电解质以及离子液体-高分子聚合物准固态电解质在一定程度上可以克服离子液体电解质易泄漏的问题，但仍然难以解决离子液体电解质的长期稳定性问题。因此，利用电纺技术制备新型准固态电解质，克服电解质易泄露的问题，提高电池的长期稳定性是本领域研究的重点和挑战。

现有技术中，准固态电解质的光电转化效率有限。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面在于提供一种用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质，该固态电解质的光电转化效率较高。

一种用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质，其特征在于，其包含三维网状的电纺聚合物纤维膜，以及负载于所述电纺聚合物纤维膜上的纳米二氧化硅和离子液体。

进一步地，所述电纺聚合物纤维膜的厚度为40～80微米。

进一步地，所述电纺聚合物纤维膜的孔隙率在40～80％。

进一步地，所述电纺聚合物纤维膜的材质为聚偏氟乙烯。

本发明再一方面在于提供一种用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质的制备方法，由该制备方法得到的准固态电解质的光电转化效率较高。

一种如上述述的准固态电解质，包括以下步骤：

提供一电纺聚合物纤维膜，该电纺聚合物纤维膜由聚合物溶液静电纺丝而成；

将所述电纺聚合物纤维膜进行浸渍于硅源溶液中，通过溶胶凝胶得到纳米二氧化硅形负载电纺聚合物纤维膜；

以及，将所述纳米二氧化硅形负载电纺聚合物纤维膜浸渍在离子液体电解质中。

进一步地，在电纺聚合物纤维膜进行浸渍于硅源溶液的步骤之前，还包括将电纺聚合物纤维膜浸渍于多巴胺溶液中。

进一步地，所述左旋多巴胺溶液为多巴胺的Tris-盐酸溶液。

进一步地，所述浸渍于二氧化硅的前驱体溶液的浸渍时间为20～28h。

进一步地，所述聚合物溶液为PVDF溶解于由丙酮和N，N-二甲基甲酰胺所组成溶剂所形成的溶液。

进一步地，所述离子液体离子液体电解质包含0.3～0.7mol/L碘单质。

本发明的用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质，其包含三维网状的电纺聚合物纤维膜，以及负载于所述电纺聚合物纤维膜上的纳米二氧化硅和离子液体，纳米二氧化硅的修饰作用在用作染料敏化太阳能电池时显著提高了光电转化率。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的基于二氧化硅修饰PVDF电纺纤维膜的准固态电解质应用于染料敏化太阳能电池装置在100mW/cm²的照明状态下的电压-电流密度的曲线图；

图2是本发明实施例2制得的基于二氧化硅修饰PVDF电纺纤维膜的准固态电解质应用于染料敏化太阳能电池装置在100mW/cm²的照明状态下的电压-电流密度的曲线图；

图3是本发明实施例3制得的基于二氧化硅修饰PVDF电纺纤维膜的准固态电解质应用于染料敏化太阳能电池装置在100mW/cm²的照明状态下的电压-电流密度的曲线图。

具体实施方式

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用之术语：