基于氰基聯(lián)苯功能化咪唑型有機離子晶體固態(tài)染料敏化太陽能電池的研制.pdf

1、離子液體具有較低的蒸氣壓、較高的離子電導率、較寬的電化學窗口等優(yōu)點。另外，離子液體的可設(shè)計性使得我們可以通過簡單地調(diào)整陰、陽離子組合或者嫁接適當?shù)墓倌軋F而獲得特定需要的離子液體。
　　 染料敏化太陽能電池(DSSC)因其高效率、低成本、易制備的特點引起了人們的廣泛關(guān)注。電解質(zhì)作為DSSC的一個重要組成部分對電池性能的影響較大。目前基于有機溶劑電解質(zhì)的液態(tài)電池存在易揮發(fā)和泄漏、毒性較大、長期使用穩(wěn)定性差等缺點。因此，基于準固態(tài)和固

2、態(tài)的電解質(zhì)DSSC的受到廣泛關(guān)注。
　　 由于目前應用到DSSC中的離子液體電解質(zhì)仍然屬于液體材料，并沒有從根本上解決液態(tài)電解質(zhì)帶來的問題。本課題將咪唑離子液體基團接枝到氰基聯(lián)苯上，制備了功能化的咪唑型有機離子晶體，并進一步應用于固態(tài)DSSC電池的研究。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論概括如下：
　　 (1)合成了有機離子晶體[CnBIm][X]（n=2、4、6，X=Br、BF4或TFSI），并利用紅外、核磁、

3、質(zhì)譜、熱分析等分析手段對化合物進行了表征。所合成離子晶體均具有較高的熱分解溫度，其良好的熱穩(wěn)定性可以滿足制備器件對材料的基本需求。以1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽(EMII)為基質(zhì)，通過摻雜各類離子晶體和碘單質(zhì)來制備能用于DSSC的固態(tài)電解質(zhì)，并對其進行一系列的測試，包括電導率、熱性能和離子擴散系數(shù)。進一步利用上述離子晶體電解質(zhì)材料成功制備了固態(tài)DSSC，其光電性能的測試結(jié)果表明，在60℃、模擬太陽可見光0.5光強下電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高為

4、6.41％。對電池的工作機理研究表明其較高的轉(zhuǎn)化效率是由于摻雜離子晶體的電解質(zhì)具有光散射性能，能改善染料敏化TiO2的光捕獲效率。利用1-丙基-3-甲基咪唑碘鹽(PMII)作為晶體抑制劑，能夠進一步提高電池的性能，在45℃、模擬太陽可見光0.5光強下電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達到6.55％。同時，離子晶體固態(tài)DSSC在工作溫度范圍內(nèi)顯示出了良好的穩(wěn)定性。
　　 (2)合成了有機離子晶體[C11AIm][X](A=M或B，X=Br、BF