一种染料敏化纳米晶太阳能电池凝胶电解质的制备方法

摘要

一种染料敏化纳米晶太阳能电池凝胶电解质的制备方法，涉及染料敏化纳米晶太阳能电池用凝胶电解质的制备方法，其采用有机熔融盐与纳米氧化锡凝胶掺杂的方法，首先将低分子量的聚环氧乙烷与二氟亚砜反应，生成氟代的聚环氧乙烷，将氟代的聚环氧乙烷与1-甲基咪唑在N，N-二甲基酰胺中反应，得到阴离子为氟离子的熔融盐；再制备氧化锡纳米氧化锡凝胶；然后将二者混合，经陈化和纯化得到稳定的凝胶电解质。该制备方法制得的凝胶电解质具有与液体电解质相同的性能，并具有高的稳定性、高的电导率和长的使用寿命。本发明将在染料敏化太阳能电池的制备领域发挥重要作用，应用前景广阔。

主权项

1.一种染料敏化纳米晶太阳能电池凝胶电解质的制备方法，其特征在于：第一步，有机熔融盐的制备：在吡啶存在的情况下，将低分子量的聚环氧乙烷与二氟亚砜反应，生成氟代的聚环氧乙烷；将氟代的聚环氧乙烷提纯后与1-甲基咪唑在N，N-二甲基酰胺中反应48小时，反应温度85-95℃，产物再用无水乙醚提纯；然后在真空烘箱中干燥，干燥温度为120℃，得到阴离子为氟离子的熔融盐；该熔融盐的阳离子为低分子量的聚环氧乙烷取代的咪唑阳离子，该咪唑阳离子的结构如下：其中，n为9-14；R基为H、OH、OCH₃不可聚合基团或CH₂＝CHCOO-、CH₂＝CCH₃COO-可聚合基团；该熔融盐的阴离子为氟离子；制备该熔融盐的低分子量的聚环氧乙烷的分子量为450-550；第二步，纳米氧化锡凝胶的制备：按质量比1∶1称取纳米氧化锡粉与聚乙烯醇，将1.5-8mol/L的硝酸在剧烈搅拌下滴加到上述混合物中，配制成酸性混合盐溶液，搅拌时间为30min；将5-10.8mol/L的氨水溶液在剧烈搅拌下滴加到上述酸性混合盐溶液中，调节pH值到5-7，控制反应温度为0-10℃，搅拌时间为30min；将调节好pH值的溶液置于烘箱中于80-280℃进行聚合反应，直到溶液形成稳定的固状凝胶；第三步，有机熔融盐与纳米氧化锡凝胶的掺杂：在80-90℃下将第二步制备的适量的纳米氧化锡凝胶加入到第一步制备的有机熔融盐中，有机熔融盐与纳米氧化锡凝胶的体积比为50∶(7～15)，不断搅拌使纳米氧化锡凝胶完全溶解，在此温度下保温6-8小时，使纳米氧化锡凝胶与有机熔融盐充分反应，直到形成均一的凝胶电解质；第四步，凝胶电解质的陈化和纯化：将上述第三步制备的凝胶电解质在90-100℃保温24小时以上，其间不断搅拌，以使凝胶电解质均一，测得该凝胶电解质的电导率为15.3-18.7mS·cm^-1，将陈化和纯化后的凝胶电解质冷却后密闭保存以待用。