染料敏化太陽能電池中離子液體基凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜的性能及優(yōu)化.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)由于其具有制作工藝簡單、理論轉(zhuǎn)換效率高、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，有可能成為未來太陽能電池的主導(dǎo)。電解質(zhì)是影響DSSC光電效率的主要因素。其中凝膠復(fù)合電解質(zhì)兼具液態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，解決了液態(tài)電解質(zhì)不穩(wěn)定、易揮發(fā)、易降解、密封難等缺點(diǎn)以及固態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電率低的不足。因此，凝膠復(fù)合電解質(zhì)已成為這一領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　 本文采用“兩步法”制備出離子液體1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([EAM

2、IM]BF4)，加入非質(zhì)子溶劑PC、DMC對(duì)其改性。采用原位聚合法向其引入烯類單體MMA、HEMA，制備出一系列含離子液體的凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜。通過紅外，電化學(xué)工作站、熱重等手段考察離子液體及凝膠復(fù)合電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率、穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。研究表明，離子液體的電導(dǎo)率在30℃時(shí)達(dá)到1.48×10-3 S·cm-1;用PC/DMC的混合物溶劑對(duì)其進(jìn)行改性，電導(dǎo)率先增大后減小，最大電導(dǎo)率達(dá)到12.48×10-3 S·cm-1。凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜P

3、HEMA-PC/DMC-[EAMIM] BF4、 PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4的離子電導(dǎo)率均隨著溫度的升高而增大，相同條件下，前者電導(dǎo)率比后者小;但就穩(wěn)定性而言，前者比后者更穩(wěn)定。兩者的熱穩(wěn)定性良好，最大熱失重均在300℃以上。
　　 在凝膠復(fù)合電解質(zhì)PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4中加入KI和I2（提供I-/I3-氧化還原電對(duì)），將其組裝成染料敏化太陽能電池?？疾炝四z復(fù)合電解質(zhì)膜的熱穩(wěn)定性及PMM

4、A質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度等對(duì)凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜電導(dǎo)率的影響，測(cè)試了含不同電解質(zhì)的DSSC的光電性能參數(shù)，并對(duì)不同電解質(zhì)的DSSC的光電性能進(jìn)行了分析比較。研究表明，在25℃下，當(dāng)PMMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％時(shí)，DSSC用凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4電導(dǎo)率為4.15×10-3S·cm-1;電導(dǎo)率隨PMMA質(zhì)量的增加而減小，隨溫度的升高而增大，并且凝膠復(fù)合電解質(zhì)的導(dǎo)電行為符合Arrhenius方程;PMMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％

5、的凝膠電解質(zhì)組裝的DSSC，在100mW/cm2的模擬太陽光照射下，測(cè)得電池的開路電壓為0.69V，短路電流密度為6.440mA/cm2，總的光電轉(zhuǎn)換效率為2.94％。
　　 用納米TiO2及鐵摻雜納米TiO2對(duì)PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4、以及由MMA、HEMA單體共混形成P(MMA-HEMA)-PC/DMC-[EAMIM] BF4凝膠復(fù)合電解質(zhì)膜進(jìn)行改性，并組裝染料敏化太陽能電池，分別進(jìn)行光電性能的測(cè)試。結(jié)果