CN100524837C - 电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池 - Google Patents
电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100524837C CN100524837C CNB2005100878021A CN200510087802A CN100524837C CN 100524837 C CN100524837 C CN 100524837C CN B2005100878021 A CNB2005100878021 A CN B2005100878021A CN 200510087802 A CN200510087802 A CN 200510087802A CN 100524837 C CN100524837 C CN 100524837C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iodide
- compound
- carbon number
- composition
- iodine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 42
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- -1 heterocyclic amine Chemical class 0.000 claims description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 26
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 23
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 10
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical group [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 7
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- LJXQPZWIHJMPQQ-UHFFFAOYSA-N pyrimidin-2-amine Chemical compound NC1=NC=CC=N1 LJXQPZWIHJMPQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940043265 methyl isobutyl ketone Drugs 0.000 claims description 6
- UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L zinc iodide Chemical compound I[Zn]I UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 3-methoxypropanenitrile Chemical compound COCCC#N OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GBBZLMLLFVFKJM-UHFFFAOYSA-N 1,2-diiodoethane Chemical compound ICCI GBBZLMLLFVFKJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BTUGGGLMQBJCBN-UHFFFAOYSA-N 1-iodo-2-methylpropane Chemical compound CC(C)CI BTUGGGLMQBJCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N 2-Oxohexane Chemical compound CCCCC(C)=O QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-hydroxy-5-methylphenyl)methyl]-4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(CC=2C(=CC=C(C)C=2)O)=C1 XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L Calcium iodide Chemical compound [Ca+2].[I-].[I-] UNMYWSMUMWPJLR-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N Diisopropyl ether Chemical compound CC(C)OC(C)C ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical compound C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OKJPEAGHQZHRQV-UHFFFAOYSA-N Triiodomethane Natural products IC(I)I OKJPEAGHQZHRQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HFEHLDPGIKPNKL-UHFFFAOYSA-N allyl iodide Chemical compound ICC=C HFEHLDPGIKPNKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 3
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 claims description 3
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 claims description 3
- SGUXGJPBTNFBAD-UHFFFAOYSA-L barium iodide Chemical compound [I-].[I-].[Ba+2] SGUXGJPBTNFBAD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001638 barium iodide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940075444 barium iodide Drugs 0.000 claims description 3
- WPCXDBCEDWUSOU-UHFFFAOYSA-N benzoyl iodide Chemical compound IC(=O)C1=CC=CC=C1 WPCXDBCEDWUSOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 3
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Chemical compound [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001640 calcium iodide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940046413 calcium iodide Drugs 0.000 claims description 3
- GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L copper;diiodide Chemical compound I[Cu]I GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N diiodomethane Chemical compound ICI NZZFYRREKKOMAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N dipropyl ether Chemical compound CCCOCCC POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N iodomethane Chemical compound IC INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XJTQJERLRPWUGL-UHFFFAOYSA-N iodomethylbenzene Chemical compound ICC1=CC=CC=C1 XJTQJERLRPWUGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HEJPGFRXUXOTGM-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triiodide Chemical compound [Fe+3].[I-].[I-].[I-] HEJPGFRXUXOTGM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- FMKOJHQHASLBPH-UHFFFAOYSA-N isopropyl iodide Chemical compound CC(C)I FMKOJHQHASLBPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L magnesium iodide Chemical compound [Mg+2].[I-].[I-] BLQJIBCZHWBKSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001641 magnesium iodide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QWYFOIJABGVEFP-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) iodide Chemical compound [Mn+2].[I-].[I-] QWYFOIJABGVEFP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- QKKCMWPOASMDQR-UHFFFAOYSA-J molybdenum(4+);tetraiodide Chemical compound I[Mo](I)(I)I QKKCMWPOASMDQR-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YWOQNRUBCZGGTI-UHFFFAOYSA-N phenylsulfanylmethanamine Chemical compound NCSC1=CC=CC=C1 YWOQNRUBCZGGTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Substances [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N pyridazine Chemical compound C1=CC=NN=C1 PBMFSQRYOILNGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HUKGIVMVTNTTRT-UHFFFAOYSA-J silicon(4+) tetraiodate Chemical compound I(=O)(=O)[O-].[Si+4].I(=O)(=O)[O-].I(=O)(=O)[O-].I(=O)(=O)[O-] HUKGIVMVTNTTRT-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000004867 thiadiazoles Chemical class 0.000 claims description 3
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 3
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 claims description 3
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 150000002496 iodine Chemical class 0.000 abstract 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- MGFYSGNNHQQTJW-UHFFFAOYSA-N iodonium Chemical compound [IH2+] MGFYSGNNHQQTJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- RKEBXTALJSALNU-LDCXZXNSSA-N 3-[(3R,21S,22S)-16-ethenyl-11-ethyl-4-hydroxy-3-methoxycarbonyl-12,17,21,26-tetramethyl-7,23,24,25-tetrazahexacyclo[18.2.1.15,8.110,13.115,18.02,6]hexacosa-1,4,6,8(26),9,11,13(25),14,16,18(24),19-undecaen-22-yl]propanoic acid Chemical compound CCC1=C(C2=NC1=CC3=C(C4=C([C@@H](C(=C5[C@H]([C@@H](C(=CC6=NC(=C2)C(=C6C)C=C)N5)C)CCC(=O)O)C4=N3)C(=O)OC)O)C)C RKEBXTALJSALNU-LDCXZXNSSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 125000001810 isothiocyanato group Chemical group *N=C=S 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PQMOXTJVIYEOQL-UHFFFAOYSA-N Cumarin Natural products CC(C)=CCC1=C(O)C(C(=O)C(C)CC)=C(O)C2=C1OC(=O)C=C2CCC PQMOXTJVIYEOQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- FSOGIJPGPZWNGO-UHFFFAOYSA-N Meomammein Natural products CCC(C)C(=O)C1=C(O)C(CC=C(C)C)=C(O)C2=C1OC(=O)C=C2CCC FSOGIJPGPZWNGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003182 Surlyn® Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010351 charge transfer process Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical compound O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M14/00—Electrochemical current or voltage generators not provided for in groups H01M6/00 - H01M12/00; Manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种电解质组合物和一种使用了该电解质组合物的太阳能电池。该电解质组合物含有：具有孤对电子的电子供体化合物“A”；碘盐；和碘(I2)。根据本发明的电解质组合物增加了多孔膜中的电子，以改善电荷集积容量并提高了开路电压，由此制造出高效染料敏化太阳能电池。
Description
本申请要求韩国知识产权局申请号为No.10-2004-0048658、申请日为2004年6月26的韩国专利申请的优先权，其全文并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电解质组合物和一种使用该电解质组合物的太阳能电池，更具体而言，本发明涉及一种采用电化学原理的染料敏化(dye sensitised)太阳能电池。
背景技术
染料敏化太阳能电池是一种使用氧化物半导体电极的电化学太阳能电池。该氧化物半导体电极由光敏染料分子和二氧化钛构成，所述光敏染料分子用于吸收可见光线以产生电子空穴对，所述二氧化钛用于传输所产生的电子。
常规的硅太阳能电池同时进行吸收太阳能的过程以及利用硅半导体内电子空穴对的分离而产生电动势的过程。与此相比，染料敏化太阳能电池分别进行吸收太阳能的过程和电荷传输过程。在对该染料敏化太阳能电池的一种详细描述中，染料用来吸收太阳能，而半导体用来传输电荷。
染料敏化太阳能电池具有生产成本低以及环保和便于制造的优点，但是，由于它的能量转化效率低，因此在实际应用中具有一定的局限性。
在太阳能电池中，能量转化效率，即：光电转变效率，与通过吸收太阳光而产生的电子量成比例。为了提高光电转变效率，也可以增加所吸收的太阳光的量或者增加所吸收染料的量，由此增加产生的电子的量或者由此防止产生的激发电子因电子空穴复合而湮灭。
为了增加每单元面积所吸收染料的量，开发了一种制造具有纳米级晶粒的半导体氧化物的方法。为了增加太阳光的吸收，开发了一种增加铂电极的反射率或者混合具有数微米尺寸的半导体氧化物的方法，所述半导体氧化物散射光。
韩国公开的专利No.10-2003-0065957披露了一种染料敏化的太阳能电池，其具有包含聚偏二氟乙烯的凝胶型聚合物电解质。在韩国公开的专利No.10-2003-0065957中，降低了电解质溶剂的挥发性，由此增加了光电转变效率。然而，这种方法在改善太阳能电池的光电转化率方面存在局限性。因此，非常需要一项新型的技术研究以改善光电转化率。通过改变电解质的性能以增加氧化还原电子量的研究已然是没有意义的。该研究是用于改善太阳能电池开路电压(VOC)的特性的非常重要的技术需求。
发明内容
本发明提供了一种电解质组合物以及一种使用该电解质组合物的太阳能电池，其中，加入了一种新的化合物以改善开路电压，所述化合物具有提高染料敏化太阳能电池效率的作用。
根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池的电解质组合物，该组合物包括：一种具有孤对电子的电子供体化合物“A”；碘盐；和碘(I2)。
化合物“A”的量基于每100重量份碘(I2)可以为30至1,000重量份。
化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂族胺、具有1-20个碳原子数的芳基胺、以及具有1-20个碳原子数的杂环胺。化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的杂环胺。
化合物“A”可以选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、三唑、噻唑、噻二唑、4-叔丁基吡啶、2-氨基-嘧啶、及其衍生物。
化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂肪族硫化合物、具有1-20个碳原子数的芳基硫化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环硫化合物。
化合物“A”可以选自甲硫醚(dimethyl sulfide)、甲基苯基硫醚、噻吩及其衍生物。
化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂肪族磷化合物、具有1-20个碳原子数的芳基磷化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环磷化合物。
碘盐可以选自碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化铜、碘化硅、碘化锰、碘化钡、碘化钼、碘化钙、碘化铁、碘化铯、碘化锌、碘化汞、碘化铵、碘代甲烷、二碘甲烷、碘代乙烷、碘化乙烯、异丙基碘、异丁基碘、苄基碘、苯甲酰碘、烯丙基碘、和咪唑鎓碘化物。
组合物可以进一步含有有机溶剂，该有机溶剂是一种或多种选自乙腈(AN)、乙二醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、异丙醇、乙醚、二噁烷、四氢丁烷(tetrahydrobutane)、四氢呋喃、正丁基醚、丙基醚、异丙基醚、丙酮、甲乙酮、甲丁酮、甲基异丁基酮、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、N-甲基-2-吡咯烷酮、和3-甲氧基丙腈(MP)的溶剂，该有机溶剂的量占组合物总量的10-90wt％。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池，其包括：彼此相对的第一和第二电极；插入该第一和第二电极之间并且含有吸收的染料的多孔膜；以及插入该第一和第二电极之间并且具有电子供体化合物“A”、碘盐和碘(I2)的一种电解质组合物，所述供体化合物“A”具有孤对电子。
附图说明
参照附图，通过对示范实施方案的详细说明，将使本发明的上述及其他特征和优点更加清楚，其中：
图1为例举了一种常规染料敏化太阳能电池工作原理的视图；
图2为例举了一种根据本发明优选实施方案的染料敏化太阳能电池的示意剖视图；
图3例举了一种根据本发明实施方案的染料敏化太阳能电池中化合物“A”的效果和反应；
图4和5为例举了电流-电压特征的曲线，其中，曲线(a)表示常规的染料敏化太阳能电池，曲线(b)表示根据本发明实施方案1的染料敏化太阳能电池，曲线(c)表示根据本发明实施方案2的染料敏化太阳能电池；以及
图6为例举了当根据本发明加入化合物“A”时电压升高结果的示意图。
具体实施方式
现在将参照示出了本发明示范实施方案的附图，更加全面地说明本发明。然而，本发明可以以很多不同的形式体现，不应当理解为局限于本文中所给出的实施方案。更确切而言，提供这些实施方案只是为了完全、充分地公开发明，并可以向本领域技术人员全面地表达本发明的范围。本说明书自始至终同样的附图标记表示同样的元件。
图1为例举了一种常规染料敏化太阳能电池工作原理的视图。如果太阳光被吸收于染料分子5，则该染料分子5由基态跃迁至激发态以提供电子孔穴对。激发的电子被注入多孔膜3的晶粒间界中的导带。注入的电子被传输至第一电极1并通过外部电路被传输至第二电极2。同时，通过跃迁氧化的染料分子被电解质4中氧化还原对的碘离子(I-)还原。氧化的三价碘离子(I3 -)为了中和电荷与到达第二电极的电子进行还原反应。与常规p-n结硅(Si)太阳能电池不同，该染料敏化的太阳能电池通过晶粒间界反应的电化学原理起作用。
图2为例举了一种根据本发明优选实施方案的染料敏化太阳能电池的示意剖视图。
该染料敏化的太阳能电池具有一个夹层结构，第一电极10和第二电极20为彼此相对的平板形电极。在第一电极10的一个表面上涂覆有一层纳米晶粒尺寸的多孔膜30。该纳米晶粒尺寸多孔膜30的表面上吸附有光敏染料，所述光敏染料具有被吸收的可见光线激发的电子。第一电极10和第二电极20通过支撑体60连接和固定。在第一电极10和第二电极20之间的间隔中填充一种氧化还原电解质40。图2中，为了表述制造过程的便利，将电解质40置于多孔膜30和第二电极20之间。然而，这并不意味着对本发明范围的必要限制。电解质40填充在第一电极10和第二电极20之间的间隔中，并均匀地分散在多孔膜30中。
通过碘离子(I-/I3 -)的氧化还原反应，电解质40获得来自对电极的电子并将这些获得的电子传输给染料。依赖于多孔膜30的费米能级与电解质40的氧化还原能级之间的差异决定开路电压。
图3例举了一种根据本发明实施方案的染料敏化太阳能电池中化合物“A”的效果和反应。在常规染料敏化太阳能电池中，TiO2膜的电子如下列化学方程式1参与反应而在TiO2导带中被还原，由此使开路电压(VOC)处于低的状态。在电解质和染料的反应中，三价碘离子(I3 -)通常如下列化学方程式1所示被还原：
[方程式1]
本发明涉及运用该电化学原理的染料敏化太阳能电池。具有孤对电子且容纳于电解质中的电子供体化合物“A”与电解质的三价碘离子(I3 -)反应以提高碘离子(I-)的浓度，由此减少TiO2膜的电子与三价碘离子(I3 -)的反应。相应地，TiO2膜中的电子增加。换句话说，其特征在于TiO2膜导带(CB)的电子增加，由此提高了开路电压(VOC)。当加入具有孤对电子的电子供体化合物“A”时，反应以下列化学方程式2进行：
[方程式2]
根据本发明的一个实施方案，以每100重量份碘(I2)计，本发明电子供体化合物“A”的总量可以为30-1,000重量份。当总量低于30重量份时，反应不能平稳地进行。当总量超过1,000重量份时，电压值增加，但是电流值降低，由此会使效率不希望地降低。
根据本发明的具有孤对电子的电子供体化合物“A”可以是具有至少一个选自氮(N)、磷(P)和硫(S)的原子的杂化合物。
电子供体化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂族胺、具有1-20个碳原子数的芳基胺、以及具有1-20个碳原子数的杂环胺。电子供体化合物“A”可以选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、三唑、噻唑、噻二唑、4-叔丁基吡啶、2-氨基-嘧啶、及其衍生物。
电子供体化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂肪族硫化合物、具有1-20个碳原子数的芳基硫化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环硫化合物。电子供体化合物“A”可以选自甲硫醚、甲基苯基硫醚、及噻吩。
电子供体化合物“A”可以选自具有1-20个碳原子数的脂肪族磷化合物、具有1-20个碳原子数的芳基磷化合物、以及具有1-20个碳原子数的杂环磷化合物。
由方程式2可以看出，电子供体化合物“A”降低了三价碘离子(I3 -)的浓度，并同时减少了TiO2膜的电子与三价碘离子(I3 -)的反应。相应地，TiO2膜的导带(CB)的电子增加，由此提高了开路电压(VOC)。而且，由于三价碘离子(I3 -)的还原反应增加，因此下列方程式中的开路电压(VOC)升高：
电解质中，I-和I3 -离子可以由碘盐产生。I-和I3 -离子并存并形成可逆反应。I-和I3 -离子可以由选自下列物质的材料产生：碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化铜、碘化硅、碘化锰、碘化钡、碘化钼、碘化钙、碘化铁、碘化铯、碘化锌、碘化汞、碘化铵、碘代甲烷、二碘甲烷、碘代乙烷、碘化乙烯、异丙基碘、异丁基碘、苄基碘、苯甲酰碘、烯丙基碘、和咪唑鎓碘化物。但是，它们不意味着对本发明范围的限制。
相对于每100重量份碘(I2)而言，碘盐的量可以为150-3,000重量份。当碘盐的量低于150重量份时，反应不能顺利进行。当碘盐的量超过3,000重量份时，电子流会被不希望地阻止，由此降低了电流值。
图4的曲线(b)表示开路电压，当根据本发明实施方案加入2-氨基-嘧啶时，所述开路电压升高；图5的曲线(c)表示开路电压，当根据本发明实施方案加入4-叔丁基吡啶时，所述开路电压升高。
图6中，当加入电子供体化合物“A”时，导带(CB)的电子增加，由此升高了开路电压(VOC)。
本发明电解质组合物可以进一步含有有机溶剂。该有机溶剂选自乙腈(AN)、乙二醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、异丙醇、乙醚、二噁烷、四氢丁烷、四氢呋喃、正丁基醚、丙基醚、异丙基醚、丙酮、甲乙酮、甲丁酮、甲基异丁基酮、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、N-甲基-2-吡咯烷酮、和3-甲氧基丙腈(MP)中的至少一种。但是，它们不意味着对本发明范围的限制。有机溶剂的量可以占组合物总量的10-90wt％。而且，有机溶剂是非必须的。例如，诸如Moulton Salton(咪唑鎓基碘)的物质由于以液态形式存在因此不一定需要溶剂。
此外，本发明的太阳能电池包括彼此相对的第一和第二电极；插入于该第一和第二电极之间并且含有被吸收染料的多孔膜；以及插入于第一和第二电极之间并含有电子供体化合物“A”、碘盐和碘(I2)的电解质组合物，所述电子供体化合物“A”具有孤对电子。
第一电极10包括一个透明塑料衬底或玻璃衬底11和一个导电膜12，所述衬底11含有PET、PEN、PC、PP、PI和TAC中任何之一；所述导电膜12含有氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、硫氧化物、氟氧化物及其组合中的至少一种，并被涂覆于透明塑料衬底或玻璃衬底11上。
多孔膜30具有纳米晶粒，其均匀分散并具有纳米尺寸的晶粒直径。该多孔膜30在保持孔隙率的同时具有适当的表面粗糙度。诸如铟-锡-氧化物(ITO)等导电颗粒也可以加入到该多孔膜30中以便于电子传输。或者，也可以向多孔膜30中加入光散射颗粒，以延伸光程，由此改善效率。或者，将其二者均加入到多孔膜30中。
可吸收染料含有包含钌(Ru)复合物的材料以吸收可见光线。钌(Ru)属于铂系金属，可以被用作许多有机金属复合化合物的材料。除了钌(Ru)，含有铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、铕(Eu)、铅(Pb)或铱(Ir)等的金属复合物也可以使用。常规染料可以例举的有N3染料[顺-双(异硫氰酸根合)双(2，2’-二吡啶基-4，4’-二羧酸根合)-钌(II)]、N719染料[顺-双(异硫氰酸根合)双(2，2’-二吡啶基-4，4’-二羧酸根合)-钌(II)-双四丁基铵]等。
而且，不同颜色的有机颜料因其低廉的价格和丰富的材料而使用率很高，并且正在蓬勃发展。作为有机颜料，“香豆素(Coumarin)”、属于卟啉中一种的“脱镁叶绿甲酯一酸a(Pheophorbide a)”、以及类似物可以单独使用或者可以被混合并与Ru复合物一起使用，以改善长波长可见光线的吸收，由此提高效率。
如此，在多孔膜被浸入溶解有染料的醇溶液中后，染料被自然吸收12小时。
第二电极20包括一个透明塑料衬底或玻璃衬底21、第一导电膜22和第二导电膜23，所述衬底21含有PET、PEN、PC、PP、PI和TAC中任何之一；所述第一导电膜22被涂覆于透明塑料衬底或玻璃衬底21上；所述第二导电膜23涂覆于第一导电膜22之上并含有铂(Pt)或贵金属材料。由于铂(Pt)优异的反射性，优选铂(Pt)。
第一和第二电极10和20通过采用粘结性膜或诸如产品名为“surlyn”的热塑性聚合物膜的支撑体60彼此连接，并且相应地其内部被密封。随后，在第一电极10和第二电极20上设置一些细微的通孔，然后通过这些细微的通孔将电解质注入介于两个电极之间的间隔中。接着，用粘结剂将这些孔填埋并封闭。
除了支撑体60，还可以使用诸如环氧树脂或紫外线(UV)固化剂等粘结剂直接连接和封闭该第一和第二电极10和20。此时，在热处理或UV处理后也可以进行固化处理。
本发明染料敏化太阳能电池的制造方法如下所述。准备由透明材料形成的第一和第二电极10和20，并在第一电极10的一个表面上形成多孔膜30。随后，染料被吸收于多孔膜30上，然后，将第二电极20设置为面向第一电极10的多孔膜30。接着，用电解质组合物40填充多孔膜30与第二电极20之间的间隔，然后封闭该间隔以完成该染料敏化太阳能电池的制造，所述电解质组合物40含有具有孤对电子的电子供体化合物“A”、碘盐和碘(I2)。
由此，本发明将参照下列实施例进行更为详细的说明。下列实施例只是作为举例说明之用，不意味着对本发明范围的限制。
<实施例1>
用刮刀法将颗粒直径为约5-15nm的二氧化钛颗粒分散体涂覆于导电膜12的1cm2面积上，然后在450℃的温度下热烧结30分钟以制造厚度为10μm的多孔膜30。导电膜20由第一电极10的ITO构成。
接着，将样品保持在80℃的温度下后，将其浸入用乙醇形成的0.3mMRu(4，4’-二羧基-2，2’-二吡啶)2(NCS)2染料颜料液中。随后，该染料吸收过程进行12小时。接着，用乙醇洗涤该吸收了染料的多孔膜30并在室温下干燥。
对于第二电极20，采用溅射法在第一导电膜22上由铂(Pt)形成第二导电膜23并用直径为0.75mm的钻提供一些细微的通孔以注入电解质16。第一导电膜22由ITO形成。
在第一电极10和第二电极20之间插入支撑体60。支撑体60由厚度为60μm的热塑性聚合物膜形成。随后，将第一和第二电极10和20于100℃的温度下挤压9秒以使其彼此连接。
此外，通过第二电极20的微细通孔注入氧化还原电解质40，并且用保护玻璃和热塑性聚合物膜填塞这些细微的通孔以完成该染料敏化太阳能电池。
此时，氧化还原电解质40采用溶解于乙腈溶剂中的1500g 1，2-二甲基-3-己基咪唑鎓碘化物、375g 2-氨基嘧啶、104g碘化锂(LiI)和100g的I2。
使用氙灯(Oriel，91193)作为测定效率、开路电压、短路电流、密度等的光源。用标准太阳能电池校正氙灯的日光条件。
由电流-电压曲线进行评价，所述曲线采用密度为100mW/cm2的光源和硅(Si)标准电池获得。图4的曲线(b)表示根据实施例1制造的太阳能电池的电流-电压曲线，示出了效率为4.11％，开路电压为0.677V，短路电流为11.070mA/cm2，密度为55％。
<实施例2>
实施例2以与实施例1相同的方式进行，除了将1489g 1，2-二甲基-3-己基咪唑鎓碘化物、533g 4-叔丁基吡啶、111g碘化锂(LiI)和100g的I2溶解于乙腈溶剂中并用作氧化还原电解质40。
图5的曲线(c)表示根据实施例2制造的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线，示出了效率为3.59％，开路电压为0.698V，短路电流为8.11mA/cm2，密度为63％。
<对比例1>
对比例1以与实施例1相同的方式进行，除了将1500g 1，2-二甲基-3-己基咪唑鎓碘化物、100g碘化锂(LiI)和100g的I2溶解于乙腈溶剂中并用作氧化还原电解质40。
图4的曲线(a)表示根据对比例1制造的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线，示出了效率为3.15％，开路电压为0.627V，短路电流为9.19mA/cm2，密度为55％。
表1
| 添加剂 | 开路电压(V<sub>OC</sub>，V) | 短路电流(mA/cm<sup>2</sup>) | 密度 | 效率(％) | 效率增加 | |
| 实施例1 | 2-氨基-嘧啶 | 0.677 | 11.07 | 55 | 4.11 | 30.4％ |
| 实施例2 | 4-叔丁基吡啶 | 0.698 | 8.11 | 63 | 3.59 | 14.0％ |
| 对比例1 | - | 0.627 | 9.19 | 55 | 3.15 | - |
如表1所示，根据实施例1和2，将含有具有孤对电子元素的2-氨基-嘧啶或者4-叔丁基吡啶加入电解质中，由此相对于仅使用常规电解质的对比例而言获得高的开路电压和改善的密度和效率。具体而言，基于未添加电子供体化合物“A”的常规电解质组合物而言，太阳能电池的开路电压增加了10-40％。
根据本发明，包含于电解质中的电子供体化合物“A”被吸收到多孔膜中以增加多孔膜中的电子，由此改善了电荷集积容量。相应地，可以升高开路电压以制造高效的染料敏化太阳能电池。
尽管本发明参照其示范性实施方案进行了具体展示和说明，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离如下列权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行各种改变。
Claims (9)
1、一种太阳能电池的电解质组合物，该组合物含有：
具有孤对电子的电子供体化合物“A”；
碘盐；和
碘，
其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂族胺、具有1-20个碳原子数的芳基胺以及具有1-20个碳原子数的杂环胺，或
化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂肪族硫化合物、具有1-20个碳原子数的芳基硫化合物以及具有1-20个碳原子数的杂环硫化合物，或
化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的脂肪族磷化合物、具有1-20个碳原子数的芳基磷化合物以及具有1-20个碳原子数的杂环磷化合物。
2、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”的量基于每100重量份碘为30-1,000重量份。
3、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自具有1-20个碳原子数的杂环胺。
4、如权利要求3所述的组合物，其中化合物“A”选自吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、三唑、噻唑、噻二唑、4-叔丁基吡啶、2-氨基-嘧啶及其衍生物。
5、如权利要求1所述的组合物，其中化合物“A”选自甲硫醚、甲基苯基硫醚、噻吩及其衍生物。
6、如权利要求1所述的组合物，其中碘盐选自碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化铜、碘化硅、碘化锰、碘化钡、碘化钼、碘化钙、碘化铁、碘化铯、碘化锌、碘化汞、碘化铵、碘代甲烷、二碘甲烷、碘代乙烷、碘化乙烯、异丙基碘、异丁基碘、苄基碘、苯甲酰碘、烯丙基碘和咪唑鎓碘化物。
7、如权利要求6所述的组合物，其中碘盐的量基于每100重量份碘为150-3,000重量份。
8、如权利要求1所述的组合物，组合物进一步含有有机溶剂，该有机溶剂选自乙腈、乙二醇、丁醇、异丁醇、异戊醇、异丙醇、乙醚、二噁烷、四氢丁烷、四氢呋喃、正丁基醚、丙基醚、异丙基醚、丙酮、甲乙酮、甲丁酮、甲基异丁基酮、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮和3-甲氧基丙腈中的一种或多种，有机溶剂的量占组合物总量的10-90wt％。
9、一种太阳能电池，包括：
彼此相对的第一和第二电极；
插入该第一和第二电极之间并且含有被吸收染料的多孔膜；以及
插入该第一和第二电极之间并均匀地分散在该多孔膜中的、如权利要求1-8任何一项所述的电解质组合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR0048658/04 | 2004-06-26 | ||
| KR1020040048658A KR101058101B1 (ko) | 2004-06-26 | 2004-06-26 | 전해액 조성물 및 이를 이용한 태양전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1728406A CN1728406A (zh) | 2006-02-01 |
| CN100524837C true CN100524837C (zh) | 2009-08-05 |
Family
ID=35655842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100878021A Expired - Fee Related CN100524837C (zh) | 2004-06-26 | 2005-06-24 | 电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060016472A1 (zh) |
| JP (1) | JP4391447B2 (zh) |
| KR (1) | KR101058101B1 (zh) |
| CN (1) | CN100524837C (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1672653B1 (en) | 2004-12-20 | 2019-07-17 | Merck Patent GmbH | Patterned photovoltaic cell |
| JP5170357B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2013-03-27 | 宇部興産株式会社 | 光電変換素子、及び光化学電池 |
| JP5261068B2 (ja) * | 2007-08-23 | 2013-08-14 | 学校法人東海大学 | 光電変換素子用電解質組成物及びそれを用いた光電変換素子 |
| KR100978401B1 (ko) * | 2008-02-26 | 2010-08-26 | 한국과학기술연구원 | 다중 적층 염료 감응 태양전지 및 제조방법 |
| TWI396778B (zh) * | 2008-12-18 | 2013-05-21 | Taiwan Textile Res Inst | 鐵酸鋅薄膜及其製備方法與運用 |
| US20100294367A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Honeywell International Inc. | Solar cell with enhanced efficiency |
| US20110108102A1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | Honeywell International Inc. | Solar cell with enhanced efficiency |
| US20110203644A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Brite Hellas Ae | Quasi-solid-state photoelectrochemical solar cell formed using inkjet printing and nanocomposite organic-inorganic material |
| KR101396294B1 (ko) * | 2012-10-10 | 2014-05-21 | (주)씨에스엘쏠라 | 시클로실옥산 테트라이미다졸륨 테트라아이오다이드를 포함하는 염료감응 태양전지용 준고체형 전해질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 |
| KR101598687B1 (ko) * | 2014-03-05 | 2016-03-14 | 포항공과대학교 산학협력단 | 기능성 네트워크 폴리머 막 전해질을 이용한 준고체상 염료감응 태양전지의 제조 방법 및 이를 이용해서 제조되는 염료감응 태양전지 |
| JP6593307B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2019-10-23 | 株式会社村田製作所 | 二次電池用電解液、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器 |
| JP7002313B2 (ja) * | 2017-12-13 | 2022-01-20 | 株式会社ダイセル | 電解質組成物及びその用途 |
| KR20210120196A (ko) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차전지용 전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 리튬 이차전지 |
| WO2024169768A1 (zh) * | 2023-02-15 | 2024-08-22 | 辉能科技股份有限公司 | 可自我毒化的锂二次电池 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5728487A (en) * | 1993-12-29 | 1998-03-17 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Photoelectrochemical cell and electrolyte for this cell |
| EP1075005B1 (en) * | 1999-08-04 | 2006-04-26 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Electrolyte composition, and photo-electro-chemical cell |
| ATE409947T1 (de) * | 1999-09-24 | 2008-10-15 | Toshiba Kk | Elektrolyt-zusammensetzung, sonnenzelle, die solche elektrolyt-zusammensetzung anwendet, und herstellungsverfahren der sonnenzelle |
| JP4620286B2 (ja) * | 2001-06-05 | 2011-01-26 | 富士フイルム株式会社 | 電解質組成物、光電変換素子及び光電気化学電池 |
| JP4019139B2 (ja) | 2002-05-13 | 2007-12-12 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ２−ｎ−プロピルピリジンを含む電解質溶液を用いた光電変換素子及びそれを用いた色素増感型太陽電池 |
| JP4019140B2 (ja) | 2002-07-10 | 2007-12-12 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | アミノピリジン系化合物を含む電解質溶液を用いた光電変換素子及びそれを用いた色素増感型太陽電池 |
-
2004
- 2004-06-26 KR KR1020040048658A patent/KR101058101B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-06-24 CN CNB2005100878021A patent/CN100524837C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-27 US US11/166,148 patent/US20060016472A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-27 JP JP2005187464A patent/JP4391447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4391447B2 (ja) | 2009-12-24 |
| US20060016472A1 (en) | 2006-01-26 |
| KR101058101B1 (ko) | 2011-08-24 |
| JP2006012848A (ja) | 2006-01-12 |
| CN1728406A (zh) | 2006-02-01 |
| KR20050122966A (ko) | 2005-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100524837C (zh) | 电解质组合物以及使用该电解质组合物的太阳能电池 | |
| Andualem et al. | Review on dye-sensitized solar cells (DSSCs) | |
| KR100702859B1 (ko) | 액정 물질을 포함하는 고체 전해질 및 이를 이용한염료감응형 태양전지 소자 | |
| CN1872910B (zh) | 聚合物电解质及含有它的染料敏化太阳能电池 | |
| EP2442401A1 (en) | Dye-sensitized photoelectric converter, manufacturing method thereof, and electronic device | |
| JP5629625B2 (ja) | 色素増感型太陽電池の製造方法、色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール | |
| KR101587746B1 (ko) | 색소 증감 태양 전지 | |
| WO2013047238A1 (ja) | 光電変換素子及び光電気化学電池、これらに用いられる色素 | |
| KR101890008B1 (ko) | 광전 변환 소자 및 광전기 화학 전지, 그리고 이것에 사용되는 금속 착물 색소 | |
| JP4081084B2 (ja) | 太陽電池およびこれを用いた太陽光発電装置 | |
| EP2256764A2 (en) | Dye-sensitized solar cell and organic solvent-free electrolyte for dye-sensitized solar cell | |
| CN102024569A (zh) | 一种太阳能电池电解质及其应用 | |
| JP2002025636A (ja) | 光電変換素子およびこれを用いた光電池 | |
| JP5992581B2 (ja) | 光電変換素子及び光電気化学電池、並びにこれに用いられる金属錯体色素 | |
| CN102013324A (zh) | 染料敏化太阳能电池及其制造方法 | |
| KR20150089689A (ko) | 염료감응형 태양전지용 전해질 용액 및 이를 포함하는 염료감응형 태양전지 | |
| EP3272814B1 (en) | Ruthenium complex dye, dye solution, photoelectric conversion element, and dye-sensitized solar cell | |
| KR20140117534A (ko) | 광전 변환 소자 및 그 제조 방법, 이것을 사용한 색소 증감 태양 전지 | |
| EP3273456A1 (en) | Photoelectric conversion element, dye-sensitized solar cell, ruthenium complex dye, and dye solution | |
| Spadaro et al. | Environmentally friendly water-based electrolyte for dye-sensitized solar cells: future prospective and outlook. Solar 2023; 3: 229–52 | |
| CN101826396B (zh) | 电解质组合物及使用其的染料敏化太阳能电池 | |
| KR20120098260A (ko) | 준고체전해질 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지 | |
| JP6415380B2 (ja) | 光電変換素子 | |
| EP3439002A1 (en) | Dye solution for photoelectric conversion element, preparation kit for dye solution, and manufacturing method for photoelectric conversion element | |
| JP5036094B2 (ja) | 光電変換用半導体、それを利用した光電変換素子および光電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090805 Termination date: 20130624 |