基于金屬離子液體氧化還原對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)是一種新型的光電化學(xué)太陽(yáng)能電池,具有來(lái)源豐富、高效、制作簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),打破了傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池統(tǒng)治的局面。在DSSC的三個(gè)組成部分(光陽(yáng)極、對(duì)電極和電解質(zhì))中,電解質(zhì)發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)存在一系列例如揮發(fā)和泄漏等缺點(diǎn),使DSSC沒(méi)有一個(gè)較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外,常用的I-/I3-氧化還原電對(duì)對(duì)金屬電極有腐蝕性,在可見(jiàn)光內(nèi)有吸收,這些都大大降低了電池的工作效率。
　　針對(duì)

2、上述問(wèn)題,本文開(kāi)展了基于聚離子液體納米管凝膠電解質(zhì)和非碘氧化還原電對(duì)DSSC的研究,主要內(nèi)容如下:
　　(1)合成了基于鈷金屬離子的室溫離子液體[BMI]2[Co(NCS)4],并應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池。與傳統(tǒng)的I-/I3-(0.43 V vs NHE)相比,制備的[BMI]2[Co(NCS)4]/PMII混合氧化還原電對(duì)擁有更高的氧化還原電勢(shì),基于該混合氧化還原體系的電池表現(xiàn)出了更高的開(kāi)路電壓值,因此體現(xiàn)出了更高的光電轉(zhuǎn)換效率

3、,在100 mW cm-2光強(qiáng)下達(dá)到了8.1％,高于傳統(tǒng)的基于PMII/I2氧化還原對(duì)的電池。而且,電池在120天的穩(wěn)定性測(cè)試后,效率較測(cè)試初增長(zhǎng)了10％,這是混合氧化還原電解質(zhì)體系首次觀測(cè)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
　　(2)合成了基于乙醇胺和二乙醇胺的含 Cu金屬離子液體Cu{NH2CH2CH2OH}6(PF6)2(1a), Cu{NH(CH2CH2OH)2}6(PF6)2(1b), Cu{NH2CH2CH2OH}6(BF4)2(2a),

4、 Cu{NH(CH2CH2OH)2}6(BF4)2(2b), Cu{NH2CH2CH2OH}6[(CF3SO2)2N]2(3a),Cu{NH(CH2CH2OH)2}6[(CF3SO2)2N]2(3b),并將其作為氧化還原電對(duì)應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中。當(dāng)所用染料為Z907時(shí),使用3a作為氧化還原對(duì)的電池的效率最高,在100 mW cm-2光強(qiáng)下達(dá)到1.91％,而當(dāng)所用染料為D205時(shí),使用3b作為氧化還原對(duì)的電池的效率最高,在100 m

5、W cm-2光強(qiáng)下達(dá)到1.06％。
　　(3)通過(guò)陽(yáng)離子聚合的方式合成了聚(二乙烯基苯-乙烯基芐氯)(poly(DVB-co-VBC))納米管(PDVBVBC-NT)以及咪唑陽(yáng)離子表面修飾的poly(DVB-co-VBC)納米管(Im-NTs),并以之為凝膠劑制備了基于離子液體電解質(zhì)的準(zhǔn)固態(tài)染料敏化太陽(yáng)電池。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明添加較低含量的聚合物納米管(1 wt％)即可生成離子液體凝膠,Im-PDVBVBC-NT納米管表現(xiàn)出了高的傳導(dǎo)率