本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10‑15份、1‑烯丙基‑3‑乙烯基咪唑溴盐4‑6份、乳化剂1‑3份、引发剂0.05‑0.1份、热致液晶聚合物1‑2份、六亚甲基四胺类离子液体80‑90份、2,4,6‑三氰基‑1,3,5‑三嗪3‑7份、碘单质5‑10份、添加剂5‑10份。本发明专利技术公开的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质与现有技术中公开的传统染料敏化太阳能电池电解质相比，导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且对提染料敏化太阳能电池光电转化效率和工作稳定性更有效。
【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质及其制备方法
本专利技术属于染料敏化太阳能电池
，涉及一种染料敏化太阳能电池部件，具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质。
技术介绍
近年来，随着全球经济的发展及人们对环境问题和能源问题认识上的深入，对清洁可再生能源装置的需求急速地增长。染料敏化太阳能电池就是这类清洁可再生能源装置之一，由于其具有高效率、低成本的优点近年来成为业内关注的焦点。电解质是染料敏化太阳能电池的关键部件之一，在染料敏化太阳能电池中主要起传输氧化还原对的作用，其性能的优劣直接影响染料敏化太阳能电池的光电转换效率和循环使用寿命。染料敏化太阳能电池用电解质主要包括以下几类：液态电解质、准固态电解质(凝胶电解质)和固态电解质；传统的液态电解质一般含有无机或有机碘化物、碘、添加剂以及有机溶剂等，虽然其具有电导率高，离子扩散速度快，对多孔光阳极渗透性好等优点，但有机溶剂液体电解质存在易挥发、封装难、稳定性差、毒性大及染料易解吸附等缺点。固态电解质虽然能有效解决泄漏、挥发问题，但这类电解质电导率较低。专利号为200610105327.0的中国专利技术专利公开了一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法，所述电解质由聚甲基丙烯酸酯类聚合离子液体、单质碘、碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份二氧化硅组成。但这种电解质含有碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯等传统有机溶剂，容易燃烧和泄露，并具有一定的毒性；聚丙烯腈只具有支撑载体的作用，对凝胶电解质的电导率和碘的迁移没有贡献。因此，开发一种能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率的染料敏化太阳能电池用电解质势在必行。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，该凝胶电解质原料易得，制备方法简单易行，对设备要求不高，价格低廉，适合大规模生产；与现有技术中公开的染料敏化太阳能电池电解质相比，导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且对提染料敏化太阳能电池光电转化效率和工作稳定性更有效。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是，一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10-15份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑溴盐4-6份、乳化剂1-3份、引发剂0.05-0.1份、热致液晶聚合物1-2份、六亚甲基四胺类离子液体80-90份、2,4,6-三氰基-1,3,5-三嗪3-7份、碘单质5-10份，添加剂5-10份。优选地，所述的添加剂为甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)中的一种或几种。优选地，所述热致液晶聚合物选自Xydar、Vectra、Rodrun中的一种或几种。优选地，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种。优选地，所述六亚甲基四胺类离子液体的制备方法，包括如下步骤：1)将三乙胺溶于有机溶剂中，后向其中加入二碘代烷烃，在40-60℃下搅拌反应8-10小时，后用乙醚洗3-5次，后旋蒸除去溶剂；2)将经过步骤1)制备得到的碘代季胺盐加入四氢呋喃中，并向其中加入六亚甲基四胺，在50-60℃下搅拌反应6-8小时，后用丙酮洗4-6次，后旋蒸除去溶剂。优选地，步骤1)中所述三乙胺溶于有机溶剂中，后向其中加入二碘代烷烃的质量比为1：(10-15)：(2-3)。优选地，所述有机溶剂选自乙醚、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种。较佳地，所述二碘代烷烃选自1,4-二碘丁烷、1,3-二碘丙烷、1,5-二碘戊烷中的一种或几种。优选地，步骤2)中所述碘代季胺盐、四氢呋喃、六亚甲基四胺的质量比为(7-9)：(15-20)：(1-2)。一种所述染料敏化太阳能电池用凝胶电解质及采用所述凝胶电解质的染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将各组分按照所述比例混合，超声15-30分钟，后将其通过真空注液设备注入到含有隔膜材料与正负电极复合体的电池壳体中，在60-80℃下加热电池壳体使其发生原位聚合形成凝胶态，再通过加热、抽真空处理使得凝胶电解质完全渗透到隔膜中，后进行封装制得凝胶电解质染料敏化太阳能电池。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质呈凝胶态，不含有易挥发的有机溶剂，有效克服了泄漏问题，有利于提高染料敏化太阳能电池工作稳定性。2)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，原料易得，制备方法简单易行，对设备要求不高，价格低廉，适合大规模生产。3)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，与现有技术中公开的染料敏化太阳能电池电解质相比，导电率更高，稳定性更好，更易封装，不含有机溶剂，安全性更好，且对提染料敏化太阳能电池光电转化效率和工作稳定性更有效。4)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，添加了通过原位聚合合成的离子型聚合物，这类聚合物不仅具有支撑载体的作用，对凝胶电解质的电导率和碘的迁移均有贡献，且能有效提高应用该凝胶电解质的染料敏化太阳能电池光电转化效率，克服了传统固态电解质电导率较低的技术问题。5)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，添加2,4,6-三氰基-1,3,5-三嗪和热致液晶聚合物，不仅易于封装，对凝胶电解质的电导率和碘的迁移均有贡献，且能有效提高应用该凝胶电解质的染料敏化太阳能电池光电转化效率，也能提高其稳定性。6)本专利技术提供的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，添加六亚甲基四胺型离子液体，这种离子液体呈对称机构，且离子基团比例较多，能有效提高电解质电导率和电池的光电转换效率。具体实施方式为了使本
人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术下述实施例中所使用的原料来自于国药集团化学试剂有限公司。实施例1一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑溴盐4份、十二烷基苯磺酸钠1份、偶氮二异丁腈0.05份、热致液晶聚合物Xydar1份、六亚甲基四胺类离子液体80份、2,4,6-三氰基-1,3,5-三嗪3份、碘单质5份，甲基苯并咪唑(MBI)5份。所述六亚甲基四胺类离子液体的制备方法，包括如下步骤：1)将三乙胺10g溶于乙醚100g中，后向其中加入1,4-二碘丁烷20g，在40℃下搅拌反应8小时，后用乙醚洗3次，后旋蒸除去溶剂；2)将经过步骤1)制备得到的碘代季胺盐14g加入四氢呋喃30g中，并向其中加入六亚甲基四胺2g，在50℃下搅拌反应6小时，后用丙酮洗4次，后旋蒸除去溶剂。一种所述染料敏化太阳能电池用凝胶电解质及采用所述凝胶电解质的染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将各组分按照所述比例混合，超声15分钟，后将其通过真空注液设备注入到含有隔膜材料与正负电极复合体的电池壳体中，在60℃下加热电池壳体使其发生原位聚合形成凝胶态，再通过加热、抽真空处理使得凝胶电解质完全渗透到隔膜中，后进行封装制得凝胶电解质染料敏化太阳能电池。实施例2一种染料敏化太阳能电池用凝胶电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10‑15份、1‑烯丙基‑3‑乙烯基咪唑溴盐4‑6份、乳化剂1‑3份、引发剂0.05‑0.1份、热致液晶聚合物1‑2份、六亚甲基四胺类离子液体80‑90份、2,4,6‑三氰基‑1,3,5‑三嗪3‑7份、碘单质5‑10份、添加剂5‑10份。
【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，包括如下重量份的组分：四氰基乙烯10-15份、1-烯丙基-3-乙烯基咪唑溴盐4-6份、乳化剂1-3份、引发剂0.05-0.1份、热致液晶聚合物1-2份、六亚甲基四胺类离子液体80-90份、2,4,6-三氰基-1,3,5-三嗪3-7份、碘单质5-10份、添加剂5-10份。2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，所述的添加剂为甲基苯并咪唑、丁基苯并咪唑、叔丁基吡啶中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，所述热致液晶聚合物选自Xydar、Vectra、Rodrun中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池用凝胶电解质，其特征在于，所述六亚甲基四胺类离子液体的制备方法，包括如下步骤：1)将三乙胺溶于有机溶剂中，后向其中加入二碘代烷烃，在40-60℃下搅拌反应8-10小时，后用乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：程业秀，
申请(专利权)人：湖南辰砾新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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