CN101777427A - 一种凝胶电解质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池部件及其制备方法，公开了一种凝胶电解质及其制备方法，所述凝胶电解质，按照重量比，所述凝胶电解质由5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质组成。而本发明使用的系列聚离子液体含量最高达50％-70％，相容性仍很好，并呈现固态，同时，因其具有离子型结构，可以使电解质保持较高的电导率和碘的迁移率；而且不含有任何的传统有机溶剂，不会对环境造成污染，不易泄露。本发明所述凝胶电解质容易获得，价格低廉，易封装，电池的稳定性很高，电池效率很高，电池组装程序少，成本低。

Description

一种凝胶电解质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池部件及其制备方法，具体涉及适用于染料敏化太阳能电池的凝胶电解质及其制备方法。
背景技术
电解质是太阳能电池尤其是染料敏化太阳能电池的核心部件，主要起传输氧化还原对的作用，其性能的优劣直接影响太阳能电池效率。
染料敏化太阳能电池用电解质存在液态、凝胶、固态等多种形式(参见：Dalton.Trans.2008，2655-2666；Adv.Funct.Mater.2009，19，1-16；Adv.Funct.Mater.2007，17，2645-2652)。其中液态电解质多以有机溶剂作为电解质，如乙腈、甲氧基丙腈。此类液体电解质存在易挥发、封装难、稳定性差、高毒性等缺点(参见：Adv.Funct.Mater.2007，17，2645-2652；Electrochimica Acta，2006，51，4243-4249)。而固态电池普遍效率低(参见：Adv.Funct.Mater.2007，16，1832-1838)。凝胶电池因具有较高的电池效率，受到社会的关注。最近，凝胶电池的效率可达7％以上(参见：Adv.Funct.Mater.2007，17，2645-2652，Langmuir 2008，24，9816-9819)。
近年来，由于离子液体具有零蒸气压、电化学窗口宽、耐热稳定性高、电导率高等优点，成为适用于太阳能用的新型电解质。但离子液体电解质多呈现液态，存在长时间使用出现的渗漏问题，造成电池性能的下降，并对环境产生负面影响。目前，凝胶类染料敏化太阳能电池使用的聚合物多为常用的聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯以及它们的共聚物，也有使用无机纳米材料如TiO2、SiO2等胶凝剂，但对电解质电导率和碘的迁移没有贡献。凝胶电解质一般都含有PC、EC、DMF、NMP、GBL、NMO等高沸点的有机溶剂，容易泄漏，并具有一定的毒性。
例如：专利号为200610105327.0的中国发明专利公开了一种聚合离子液体基凝胶型聚合物电解质及其制备方法，所述电解质由聚甲基丙烯酸酯类聚合离子液体、单质碘、碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混和物、聚丙烯腈(PAN)以及0-0.5份二氧化硅组成。但这种电解质含有碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯等传统有机溶剂，容易泄露，并具有一定的毒性；聚丙烯腈只具有支撑载体的作用，对凝胶电解质的电导率和碘的迁移没有贡献。
公开号为CN 101245186A的中国发明专利申请公布说明书公开了一种太阳能电池用凝胶状聚离子液体电解质，它的重量百分比组分为：聚组氨酸酯离子液体98～96％，碘单质1～2％，碘化锂1～2％，全部总和为100％；所述的聚组氨酸酯离子液体单体为[R1NHCOOHCH2C3H2NR2NR3]+X-，其中，R1为苯甲酰基或BOC基；R2，R3为烷烃基，X为I-、SeCN-或SCN-。这种电解质具有无毒、环境友好，且价格低廉的优点；此外，这种组氨酸衍生物系列的凝胶电解质具有优秀的粘结性能，使铂电极牢固黏附，提高了电池的填充因子，并形成稳定性好的固态电解质染料敏化纳米晶太阳能电池，但电池效率较低，光电转换效率为1.99％。
发明内容
本发明目的是提供一种凝胶电解质。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种凝胶电解质，按照重量比，所述凝胶电解质由5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质组成；
其中，所述聚离子液体选自：
Figure GSA00000010102800021
中的一种，其中，n＝20-2000，m＝0-10，p＝0-6，s＝0-5；X选自：I、Br、Cl、SCN、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、BF4、PF6、CF3SO3、C2F5SO3、[N(SO2CF3)2]或CF3COO中的一种；上述聚离子液体为咪唑型聚离子液体；
所述非聚合型离子液体包括：咪唑类离子液体
Figure GSA00000010102800031
和
Figure GSA00000010102800032
并且按照质量比，
Figure GSA00000010102800033
为1～4∶1，其中s＝0-5，Z选自：SCN、BF4、CF3SO3、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、[N(SO2CF3)2]中的一种；
所述碘化物选自：KI、NaI或LiI中的一种；
所述添加剂选自：叔丁基吡啶、N-甲基苯并咪唑或N-丁基苯并咪唑的一种。
所述添加剂的作用是提高开路电压。
制备上述聚离子液体的方法为现有技术，可参考文献“Journal of PolymerScience：Part A：Polymer Chemistry，2004，42，208-212；2009，47，746-753；Inorg.Chem.，1996，35，1168-1178；J.Am.Chem.Soc.2006，128，7732-7733；J.Mater.Chem.，2002，12，3475-3480”，反应历程如下：
Figure GSA00000010102800034
或
Figure GSA00000010102800035
其中n＝20-2000，m＝0-10，p＝0-6，s＝0-5；X选自：I、Br、Cl、SCN、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、BF4、PF6、CF3SO3、C2F5SO3、[N(SO2CF3)2]或CF3COO中的一种；Y选自：Cl、Br或I中的一种；T选自：SCN、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、BF4、PF6、CF3SO3、C2F5SO3、[N(SO2CF3)2]或CF3COO中的一种；其它聚离子液体的制备方法可参考上述制备过程。
本发明同时提供制备上述凝胶电解质的方法，包括以下步骤：
按照重量比，配5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质，将聚离子液体加到非聚合型离子液体、碘化物、添加剂、碘单质的液体电解质中，密闭搅拌溶解均匀，在50-140℃温度下搅拌加热1-20h，形成凝胶电解质。
本发明所述凝胶电解质适用于太阳能电池，尤其适用于染料敏化太阳能电池，应用上述凝胶电解质制备太阳能电池的方法包括以下步骤：
(1)按照重量比，配5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质，将聚离子液体加到非聚合型离子液体、碘化物、添加剂、碘单质的液体电解质中，密闭搅拌溶解均匀，在50-140℃温度下加热1-20h，形成凝胶电解质；
(2)将步骤(1)所得凝胶电解质趁热加到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，通过进一步加热、抽真空处理使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.现有技术中的凝胶电池，绝大多数都含有传统的有机溶剂，用来溶解常用的聚合物如：聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚环氧乙烯、聚偏氟乙烯以及它们的共聚物，但它们对电解质的电导率及碘的迁移没有贡献，含量也受到很大限制(质量分数最大为15％-25％)；而本发明使用的系列聚离子液体含量最高达50％-70％，相容性仍很好，并呈现固态，同时，因其具有离子型结构，可以使电解质保持较高的电导率和碘的迁移率；而且不含有任何的传统有机溶剂，不会对环境造成污染，不易泄露。
2.本发明所述凝胶电解质容易获得，价格低廉，易封装，电池的稳定性很高，电池效率很高，电池组装程序少，成本低。
3.本发明所述聚离子液体，可通过各种单体的溶液聚合、本体聚合或者光引发聚合得到，十分方便；如果以I-，Br-，Cl-等阴离子的聚离子液体为前驱体，通过阴离子交换技术可以非常方便的获得各种阴离子型的聚离子液体，进而制备出多种凝胶电解质，进行优化，能够制备电池效率非常高的凝胶电解质太阳能电池，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
Figure GSA00000010102800051
0.075g，
Figure GSA00000010102800052
0.6g，
Figure GSA00000010102800053
0.6g，LiI0.03g，叔丁基吡啶0.03g，碘单质0.01g，50℃下，混合搅拌20h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为3.5％。
实施例二
0.4g，KI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，70℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.5％。
实施例三
Figure GSA00000010102800061
4.5g，
Figure GSA00000010102800062
0.95g，
Figure GSA00000010102800063
0.25g，NaI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，140℃下，混合搅拌1h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为3.2％。
实施例四
Figure GSA00000010102800064
0.075g，0.6g，
Figure GSA00000010102800071
0.6g，LiI0.3g，叔丁基吡啶0.3g，碘单质0.01g，50℃下，混合搅拌20h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.3％。
实施例五
Figure GSA00000010102800072
1g，2g，1g，KI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，80℃下，混合搅拌8h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为7.0％。
实施例六
Figure GSA00000010102800081
4.5g，0.95g，0.25g，LiI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，100℃下，混合搅拌4h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.4％。
实施例七
0.35g，
Figure GSA00000010102800085
0.85g，0.35g，KI0.02g，N-丁基苯并咪唑0.08g，碘单质0.03g，60℃下，混合搅拌16h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.6％。
实施例八
Figure GSA00000010102800091
0.6g，
Figure GSA00000010102800092
0.85g，
Figure GSA00000010102800093
0.35g，LiI0.02g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.03g，70℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.5％。
实施例九
Figure GSA00000010102800094
0.075g，0.6g，
Figure GSA00000010102800101
0.6g，LiI0.3g，N-甲基苯并咪唑0.3g，碘单质0.01g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.1％。
实施例十
Figure GSA00000010102800102
1g，
Figure GSA00000010102800103
2g，
Figure GSA00000010102800104
1g，LiI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，90℃下，混合搅拌6h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.8％。
实施例十一
4.5g，
Figure GSA00000010102800112
0.95g，
Figure GSA00000010102800113
0.25g，KI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，50℃下，混合搅拌15h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.1％。
实施例十二
Figure GSA00000010102800114
0.35g，
Figure GSA00000010102800115
0.85g，0.35g，LiI0.02g，叔丁基吡啶0.08g，碘单质0.03g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.4％。
实施例十三
Figure GSA00000010102800121
0.6g，
Figure GSA00000010102800122
0.85g，
Figure GSA00000010102800123
0.35g，LiI0.02g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.03g，70℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.5％。
实施例十四
0.075g，
Figure GSA00000010102800125
0.6g，
Figure GSA00000010102800131
0.6g，KI0.3g，N-丁基苯并咪唑0.3g，碘单质0.01g，90℃下，混合搅拌8h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.1％。
实施例十五
Figure GSA00000010102800132
1g，
Figure GSA00000010102800133
2g，
Figure GSA00000010102800134
1g，LiI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.6％。
实施例十六
Figure GSA00000010102800141
4.5g，
Figure GSA00000010102800142
0.95g，
Figure GSA00000010102800143
0.25g，LiI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，90℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.8％。
实施例十七
Figure GSA00000010102800144
0.35g，
Figure GSA00000010102800145
0.85g，
Figure GSA00000010102800146
0.35g，LiI0.02g，N-丁基苯并咪唑0.08g，碘单质0.03g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.9％。
实施例十八
Figure GSA00000010102800151
0.6g，
Figure GSA00000010102800152
0.85g，0.35g，KI0.02g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.03g，60℃下，混合搅拌12h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.4％。
实施例十九
Figure GSA00000010102800154
0.075g，
Figure GSA00000010102800155
0.85g，
Figure GSA00000010102800161
0.35g，KI0.3g，叔丁基吡啶0.3g，碘单质0.01g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.8％。
实施例二十
Figure GSA00000010102800162
1g，
Figure GSA00000010102800163
2g，
Figure GSA00000010102800164
1g，LiI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，60℃下，混合搅拌18h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.6％。
实施例二十一
Figure GSA00000010102800171
0.5g，
Figure GSA00000010102800172
0.95g，0.25g，KI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.3％。
实施例二十二
Figure GSA00000010102800174
0.8g，
Figure GSA00000010102800175
2g，
Figure GSA00000010102800176
1g，LiI0.1g，N-丁基苯并咪唑0.09g，碘单质0.12g，60℃下，混合搅拌9h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.2％。
实施例二十三
Figure GSA00000010102800181
1g，
Figure GSA00000010102800182
2g，
Figure GSA00000010102800183
1g，LiI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，60℃下，混合搅拌12h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.4％。
实施例二十四
Figure GSA00000010102800191
0.5g，
Figure GSA00000010102800192
0.95g，0.25g，KI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为3.5％。
实施例二十五
Figure GSA00000010102800194
0.6g，0.85g，0.35g，LiI0.02g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.03g，80℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.5％。
实施例二十六
Figure GSA00000010102800202
0.6g，
Figure GSA00000010102800203
0.85g，
Figure GSA00000010102800204
0.35g，LiI0.02g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.03g，80℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为4.7％。
实施例二十七
Figure GSA00000010102800211
0.075g，
Figure GSA00000010102800212
0.85g，
Figure GSA00000010102800213
0.35g，KI0.3g，叔丁基吡啶0.3g，碘单质0.01g，70℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.9％。
实施例二十八
Figure GSA00000010102800214
4.5g，
Figure GSA00000010102800215
0.95g，
Figure GSA00000010102800221
0.25g，LiI0.05g，叔丁基吡啶0.1g，碘单质0.6g，90℃下，混合搅拌10h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为5.9％。
实施例二十九
Figure GSA00000010102800222
1g，
Figure GSA00000010102800223
2g，
Figure GSA00000010102800224
1g，LiI0.1g，叔丁基吡啶0.09g，碘单质0.12g，60℃下，混合搅拌14h，得到凝胶电解质，趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。在室温环境，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，测得电池(有效面积0.16cm2)光电转换效率为6.4％。

Claims (3)

1.一种凝胶电解质，其特征在于，按照重量比，所述凝胶电解质由5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质组成；
其中，所述聚离子液体选自：
Figure FSA00000010102700011
中的一种，其中，n＝20-2000，m＝0-10，p＝0-6，s＝0-5；X选自：I、Br、Cl、SCN、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、BF4、PF6、CF3SO3、C2F5SO3、[N(SO2CF3)2]或CF3COO中的一种；上述聚离子液体为咪唑型聚离子液体；
所述非聚合型离子液体包括：咪唑类离子液体
Figure FSA00000010102700012
Figure FSA00000010102700013
并且按照质量比，为1～4：1，其中s＝0-5，Z选自：SCN、BF4、CF3SO3、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、[N(SO2CF3)2]中的一种；
所述碘化物选自：KI、NaI或LiI中的一种；
所述添加剂选自：叔丁基吡啶、N-甲基苯并咪唑或N-丁基苯并咪唑的一种。
2.一种制备凝胶电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量比，配5-70份聚离子液体，15-90份非聚合型离子液体，0.5-5份碘化物，0.5-5份添加剂和0.5-10份碘单质，将聚离子液体加到非聚合型离子液体、碘化物、添加剂、碘单质的液体电解质中，密闭搅拌溶解均匀，在50-140℃温度下搅拌加热1-20h，形成凝胶电解质；
其中，所述聚离子液体选自：
Figure FSA00000010102700021
中的一种，其中，n＝20-2000，m＝0-10，p＝0-6，s＝0-5；X选自：I、Br、Cl、SCN、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、BF4、PF6、CF3SO3、C2F5SO3、[N(SO2CF3)2]或CF3COO中的一种；
所述非聚合型离子液体包括：咪唑类离子液体
Figure FSA00000010102700022
和并且按照质量比，
Figure FSA00000010102700024
为1～4：1，其中s＝0-5，Z选自：SCN、BF4、CF3SO3、N(CN)2、C(CN)3、B(CN)4、[N(SO2CF3)2]中的一种；
所述碘化物选自：KI、NaI或LiI中的一种；
所述添加剂选自：叔丁基吡啶、N-甲基苯并咪唑或N-丁基苯并咪唑的一种。
3.应用权利要求1所述凝胶电解质制备太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照权利要求2的方法制备凝胶电解质；
(2)将步骤(1)所得凝胶电解质趁热加到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间，通过进一步加热、抽真空处理使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中，再进行封装制得准固态全离子液体凝胶太阳能电池。
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