[发明专利]一种固化时间可控的固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固化时间可控的固态电解质及其制备方法，包括聚氨酯预聚物、液态电解质和添加剂；聚氨酯预聚物由异氰酸酯与二元或多元醇经逐步加成聚合反应而制得；液态电解质由碘盐和碘与有机溶剂组成；添加剂为胺类、吡啶类或咪唑类含氮化合物；聚氨酯预聚物与液态电解质的质量比为1：1～10。在可进行原位聚合的聚氨酯预聚物中加入胺类、吡啶类化合物，一方面可提高电池的光电转换效率，另一方面可调控电解质的固化时间，适用于染料敏化太阳能电池，将有利于电池的大规模封装，为染料敏化太阳能电池的产业化提供可能。在染料敏化太阳能电池领域将具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于染料敏化太阳能电池的固态电解质，尤其涉及一种固化时间可控的固态电解质及其制备方法。

背景技术

1991年M小组开发了新型的染料敏化纳米晶太阳能电池，简称DSSC，为太阳能电池的发展开辟了新的道路(“A low-cost,high-efficiency solar cell based ondye-sensitized colloidal TiO₂films”.Brain O’Regan and Michael Nature,1991,353:737-740.基于染料敏化的胶体TiO₂膜的低成本、高效率的太阳能电池，《自然》杂志，1991)。

染料敏化太阳能电池由于制作方法简单、成本低廉、转换效率较高而成为传统硅太阳能电池的有力竞争者，引起了广泛的关注和研究,并取得了不错的进展。但是它使用的液态电解质存在稳定性差、封装困难、容易泄漏挥发以及电池寿命短等问题,从而降低了实用性，不利于DSSC的产业化。为解决液态电解质存在的问题，稳定性较高的凝胶电解质或固态电解质发展起来，特别是固态电解质，更是电池发展的主要方向。

但固态电解质在解决稳定性的同时，却带来了电导率较低、与TiO₂电极接触较差以致电池光电转化效率低的问题。在由高分子固态电解质组装固态染料敏化太阳能电池时可以通过将含交联剂的尚未交联的液态电解质到两电极之间，而后引发电解质交联而固化，即原位聚合。原位聚合中由于预聚体(或低聚物)电解质溶液的粘度较低，分子较小，可以完全渗透到TiO₂膜的内部，然后在一定条件下进行反应、固化，可以保证电解质与TiO₂膜密切接触。因此通过原位聚合组装的固态DSSC光电转化效率可以提高到3.5％以上(100mW/cm²)。但部分聚合物固态电解质在形成过程中需要加热，且固化时间不可控，这给染料敏化太阳能电池的组装带来不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种固化时间可控的固态电解质及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的固化时间可控的固态电解质包括聚氨酯预聚物、液态电解质和添加剂；

所述聚氨酯预聚物由异氰酸酯与二元或多元醇经逐步加成聚合反应而制得；

所述液态电解质由碘盐和碘与有机溶剂组成；

所述添加剂为胺类、吡啶类或咪唑类含氮化合物；

聚氨酯预聚物与液态电解质的质量比为1：1～10。

上述的固化时间可控的固态电解质的制备方法，包括步骤：

A、将碘盐、碘和添加剂以有机溶剂溶解，使碘盐的I^-摩尔浓度为0.1-1摩尔/升，碘的I₃^-的摩尔浓度为0.01-0.1摩尔/升，添加剂的浓度为0.1-1.0摩尔/升，其有机溶剂为1，4-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、乙腈、3-甲氧基丙腈、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的一种或两种或两种以上的组合，溶解后得到液态电解质；