CN108538606B - 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 - Google Patents
一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108538606B CN108538606B CN201810355685.XA CN201810355685A CN108538606B CN 108538606 B CN108538606 B CN 108538606B CN 201810355685 A CN201810355685 A CN 201810355685A CN 108538606 B CN108538606 B CN 108538606B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dye
- parts
- solar cell
- sensitized solar
- solid electrolyte
- 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.)
- Active
Links
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 96
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 33
- -1 alkynyl quaternary ammonium salt Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 125000003564 m-cyanobenzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C(C#N)=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 32
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002496 iodine Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims description 28
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 14
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 14
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- LOQLDQJTSMKBJU-UHFFFAOYSA-N 4-(chloromethyl)benzonitrile Chemical compound ClCC1=CC=C(C#N)C=C1 LOQLDQJTSMKBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- ZHOBJWVNWMQMLF-UHFFFAOYSA-N n,n-bis(prop-2-ynyl)prop-2-yn-1-amine Chemical compound C#CCN(CC#C)CC#C ZHOBJWVNWMQMLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- LDZYRENCLPUXAX-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC(C)=NC2=C1 LDZYRENCLPUXAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical compound [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- GMPXGIUUGTZYAZ-UHFFFAOYSA-N 4-[chloro-(4-cyanophenyl)methyl]benzonitrile Chemical compound C=1C=C(C#N)C=CC=1C(Cl)C1=CC=C(C#N)C=C1 GMPXGIUUGTZYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HITWHALOZBMLHY-UHFFFAOYSA-N 2-Butyl-1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC(CCCC)=NC2=C1 HITWHALOZBMLHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=N1 UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- KBKLITIIEQQJIX-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-3-propyl-2h-imidazole;hydroiodide Chemical compound [I-].CCCN1C=C[NH+](C)C1C KBKLITIIEQQJIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZCVLMQINUCAHNR-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-2,3-dimethyl-1,2-dihydroimidazol-1-ium;iodide Chemical compound [I-].CC[NH+]1C=CN(C)C1C ZCVLMQINUCAHNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 claims description 3
- BBJOVJNYTBNTEY-UHFFFAOYSA-N CCCCN1C=CN(C)C1C.I Chemical compound CCCCN1C=CN(C)C1C.I BBJOVJNYTBNTEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 50
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002621 H2PtCl6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical group [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01G9/2009—Solid electrolytes
-
- 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
- H01G9/2018—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte characterised by the ionic charge transport species, e.g. redox shuttles
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体30‑40份，3‑氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子20‑30份、二茂铁乙炔2‑5份，丙炔腈1‑3份，碘单质4‑8份，碘盐4‑8份、添加剂5‑10份。所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括加热熔融后搅拌均匀形成混合物、加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化步骤。本发明公开的染料敏化太阳能电池固态电解质能有效解决泄漏、挥发问题，且这类电解质电导率更高，对提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率、延长循环使用寿命效果更显著。
Description
技术领域
本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，涉及一种染料敏化太阳能电池部件，具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法。
背景技术
近年来，清洁新能源装置引起了全球研究者们的广泛关注。太阳能电池是众多清洁新能源装置中的一种，其能将太阳能直接转化为电能，不会引起环境污染，而且其所使用的太阳能是可再生资源，能有效解决目前制约社会进步与发展的环境问题和能源问题。太阳能电池种类有很多，其中，最有前景的一类太阳能电池是染料敏化太阳能电池，由于这类太阳能电池具有高效率、低成本、绿色无污染的优点成为近年来业内研究的热点。
电解质是染料敏化太阳能电池的关键部件之一，在染料敏化太阳能电池中起到传输氧化还原对的作用，其性能的好坏直接影响染料敏化太阳能电池的光电转化效率和循环使用寿命。常见的染料敏化太阳能电池用电解质有液态、准固态、固态等多种形式。其中传统液态由于电解质溶剂易挥发、易泄漏、可能与密封剂反应、毒性大等问题影响其稳定性与未来应用。存在易挥发、难封装、高毒性、稳定性差等缺点；准固态电解质中由于含有少量的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、离子液体等溶剂，也存在易泄漏、难封装的问题，长时间使用存在渗漏问题，会造成电池稳定性能的下降，且此类电解质导电性较差，电解质与光阳极与对电极界面之间的阻抗较高，这些缺陷限制了其在染料敏化太阳能电池中的广泛使用。现有技术中的固态电解质虽然能有效解决泄漏、挥发问题，但这类电解质电导率较低。
因此，开发一种能有效提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率、延长循环使用寿命的染料敏化太阳能电池用电解质符合市场需求，对促进染料敏化太阳能电池的商业化应用具有积极作用。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种染料敏化太阳能固态电解质及其制备方法，该制备方法工艺简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合大规模生产；通过所述制备方法制备得到的染料敏化太阳能电池固态电解质克服了传统传统液态或准固态电解质溶剂易泄漏易挥发，毒性大，稳定性不好的问题，也克服了现有技术中固态电解质导电率低的问题，能有效解决泄漏、挥发问题，且这类电解质电导率更高，对提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率、延长循环使用寿命效果更显著。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体30-40份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子20-30份、二茂铁乙炔2-5份，丙炔腈1-3份，碘单质4-8份，碘盐4-8份、添加剂5-10份。
优选地，所述添加剂为甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)中的一种或几种。
优选地，所述碘盐选自碘化锂、碘化钾、碘化钠、1-甲基-3-丙基甲基咪唑碘化盐、1-甲基-3-丁基甲基咪唑碘化盐、1-甲基-3-乙基甲基咪唑碘化盐中的一种或两种以上组成的混合物。
优选地，所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈溶于有机溶剂中，并在40-50℃下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5-8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50-60℃下烘8-12小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
较佳地，所述二-丁-2-炔基-胺、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈、有机溶剂的质量比为1:(4.15-4.3):(10-15)。
较佳地，所述有机溶剂选自乙腈、丙酮、二氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯中的一种或几种。
优选地，所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄、三炔丙基胺溶于丙酮中，并在40-60℃下搅拌反应5-7小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5-8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50-60℃下烘8-12小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
较佳地，所述3-氰基氯化苄、三炔丙基胺、丙酮的质量比为1:(1.2-1.5):(10-15)。
优选地，所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，工艺简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合大规模生产。
2)本发明提供的染料敏化太阳能电池固态电解质，克服了传统传统液态或准固态电解质溶剂易泄漏易挥发，毒性大，稳定性不好的问题，也克服了现有技术中固态电解质导电率低的问题，能有效解决泄漏、挥发问题，且这类电解质电导率更高，对提高染料敏化太阳能电池稳定性和光电转换效率、延长循环使用寿命效果更显著。
3)本发明提供的染料敏化太阳能电池固态电解质，不含有有机溶剂，不存在泄漏问题，有利于提高染料敏化太阳能电池工作稳定性；添加苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体和3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子，有利于提高电解质的稳定性及其导电能力和离子迁移率。
4)本发明提供的染料敏化太阳能电池固态电解质，炔基、氰基结构与二茂铁结构的协同作用，使得其具有优异的导电能力和离子迁移率，能有效提高染料敏化太阳能电池的开路电压、短路电流及光电转换效率。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料购自摩贝商城。
实施例1
一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体30份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子20份、二茂铁乙炔2份，丙炔腈1份，碘单质4份，碘化锂4份、甲基苯并咪唑(MBI)5份。
所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺10g、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈41.5g溶于乙腈100g中，并在40℃下搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50℃下烘8小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄10g、三炔丙基胺12g溶于丙酮100g中，并在40℃下搅拌反应5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50℃下烘8小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
实施例2
一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体33份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子23份、二茂铁乙炔3份，丙炔腈2份，碘单质5份，碘化钾5份、丁基苯并咪唑(NBB)7份。
所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺10g、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈41.8g溶于丙酮110g中，并在43℃下搅拌反应6.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物6次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱52℃下烘9小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄10g、三炔丙基胺13g溶于丙酮115g中，并在45℃下搅拌反应5.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物6次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱53℃下烘9.5小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
实施例3
一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体35份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子26份、二茂铁乙炔3份，丙炔腈2份，碘单质6份，1-甲基-3-丙基甲基咪唑碘化盐6份、叔丁基吡啶(TBP)7份。
所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺10g、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈42g溶于二氯甲烷130g中，并在46℃下搅拌反应7小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物7次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱56℃下烘10小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄10g、三炔丙基胺13.5g溶于丙酮130g中，并在50℃下搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物7次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱56℃下烘10小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
实施例4
一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体38份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子28份、二茂铁乙炔4份，丙炔腈3份，碘单质7份，碘盐7份、添加剂9份；所述添加剂是甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)按质量比2:3:3混合而成的混合物；所述碘盐是碘化锂、碘化钾、碘化钠按质量比1:2:3混合而成的混合物。
所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺10g、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈42.5g溶于乙醚140g中，并在48℃下搅拌反应7.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物7次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱58℃下烘11小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄10g、三炔丙基胺14g溶于丙酮140g中，并在55℃下搅拌反应6.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物7次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱58℃下烘11.5小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
实施例5
一种染料敏化太阳能电池固态电解质，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体40份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子30份、二茂铁乙炔5份，丙炔腈3份，碘单质8份，1-甲基-3-乙基甲基咪唑碘化盐8份、丁基苯并咪唑(NBB)10份。
所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺10g、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈43g溶于乙酸乙酯150g中，并在50℃下搅拌反应8小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱60℃下烘12小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄10g、三炔丙基胺15g溶于丙酮150g中，并在60℃下搅拌反应7小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱60℃下烘12小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
一种染料敏化太阳能电池，采用所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质。
对比例1
本例提供一种固态电解质，其组分与实施例1中的基本相同，不同的是：其中不含有苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体。
对比例2
本例提供一种固态电解质，其组分与实施例1中的基本相同，不同的是：其中不含有3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
对比例3
本例提供一种固态电解质，其组分与实施例1中的基本相同，不同的是：其中不含有二茂铁乙炔。
对比例4
本例提供一种固态电解质，其组分与实施例1中的基本相同，不同的是：其中不含有丙炔腈。
对比例5
本例提供一种固态电解质,按照中国发明专利CN103366966B实施例1方法制备得到。
将实施例1-5和对比例1-5所述固态电解质用于制作染料敏化太阳能电池，包括以下步骤：用超声波将FTO导电玻璃清洗干净，将其浸入在70℃40mM TiCl4水溶液中保持30min，从而在FTO导电玻璃表面形成一层致密的TiO2膜，随后取出FTO导电玻璃用乙醇冲洗后自然晾干；用刮涂技术，分别将P25浆料、P400浆料涂于TiO2膜上再形成厚度分别为8μm和3μm的TiO2涂层，加热至500℃煅烧，待FTO导电玻璃自然冷却到80℃时，浸入染料Z907溶液中12h，取出作为光阳极；用H2PtCl6溶液在另一块FTO导电玻璃涂一薄层做为对电极；通过热塑膜将光阳极和对电极封在一起，向对电极上预留的小孔内滴加数滴甲醇稀释后的固态电解质溶液，利用真空填充技术将该溶液浸润到光阳极上，同时加热至60～80℃除去甲醇，封住小孔即可。在25℃下，使用氙灯模拟太阳光，光强100mW/cm2条件下，对所制备的染料敏化太阳能电池进行光电测试，结果见表1。
表1 染料敏化太阳能电池光电性能参数
从表1可见，本发明实施例公开的染料敏化太阳能固态电解质，与现有技术中的染料敏化太阳能固态电解质相比，具有更加优异的光电性能，苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈的添加协同作用有利于提高提高染料敏化太阳能光电转化效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，包括如下重量份的组分：苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体30-40份，3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子20-30份、二茂铁乙炔2-5份，丙炔腈1-3份，碘单质4-8份，碘盐4-8份、添加剂5-10份；
其中，所述苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体的制备方法，包括如下步骤：将二-丁-2-炔基-胺、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈溶于有机溶剂中，并在40-50℃下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5-8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50-60℃下烘8-12小时，得到苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体；
所述3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子的制备方法，包括如下步骤：将3-氰基氯化苄、三炔丙基胺溶于丙酮中，并在40-60℃下搅拌反应5-7小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗涤粗产物5-8次，最后旋蒸除去乙醚，并置于真空干燥箱50-60℃下烘8-12小时，得到3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，所述添加剂为甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，所述碘盐选自碘化锂、碘化钾、碘化钠、1-甲基-3-丙基甲基咪唑碘化盐、1-甲基-3-丁基甲基咪唑碘化盐、1-甲基-3-乙基甲基咪唑碘化盐中的一种或两种以上组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，所述二-丁-2-炔基-胺、4,4'-氯亚甲基二苯甲腈、有机溶剂的质量比为1:(4.15-4.3):(10-15)。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，所述有机溶剂选自乙腈、丙酮、二氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池固态电解质，其特征在于，所述3-氰基氯化苄、三炔丙基胺、丙酮的质量比为1:(1.2-1.5):(10-15)。
7.根据权利要求1-6任一项所述染料敏化太阳能电池固态电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将苯甲腈型炔基季铵盐类离子晶体、3-氰基苄基型三炔丙基季铵盐类有机离子、二茂铁乙炔、丙炔腈、碘盐混合，加热熔融后搅拌均匀形成混合物；
S2、向经过步骤S1制备得到的混合物中加入碘单质和添加剂，加热熔融后搅拌均匀，冷却固化即可。
8.一种采用权利要求1-6任一项所述染料敏化太阳能电池固态电解质作为电解质的染料敏化太阳能电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810355685.XA CN108538606B (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810355685.XA CN108538606B (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108538606A CN108538606A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108538606B true CN108538606B (zh) | 2020-06-16 |
Family
ID=63478674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810355685.XA Active CN108538606B (zh) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108538606B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109545562B (zh) * | 2018-12-01 | 2020-11-06 | 新沂市新南环保产业技术研究院有限公司 | 一种染料敏化太阳能电池用固态电解质 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4360575B2 (ja) * | 1999-03-01 | 2009-11-11 | 富士フイルム株式会社 | 液晶化合物、液晶混合物、液晶組成物、電解質、電気化学電池および光電気化学電池 |
| CN102592832B (zh) * | 2012-03-15 | 2013-10-09 | 苏州大学 | 一种基于离子晶体的太阳能电池用固态电解质 |
| CN103366966B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-07-13 | 苏州大学 | 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质 |
| CN103413682B (zh) * | 2013-07-26 | 2016-07-06 | 苏州大学 | 一种基于双咪唑型离子晶体的太阳能电池用准固态电解质 |
| CN103915261B (zh) * | 2014-03-13 | 2016-06-29 | 苏州大学 | 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 |
| CN105390294B (zh) * | 2015-12-24 | 2018-01-30 | 上海博暄能源科技有限公司 | 一种基于双咪唑型离子晶体的太阳能电池用准固态电解质 |
-
2018
- 2018-04-19 CN CN201810355685.XA patent/CN108538606B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108538606A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hou et al. | Flexible, metal-free composite counter electrodes for efficient fiber-shaped dye-sensitized solar cells | |
| Wang et al. | Study of H2SO4 concentration on properties of H2SO4 doped polyaniline counter electrodes for dye-sensitized solar cells | |
| CN102592832B (zh) | 一种基于离子晶体的太阳能电池用固态电解质 | |
| Jeon et al. | Quasi-solid-state dye-sensitized solar cells assembled with polymeric ionic liquid and poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) counter electrode | |
| CN107130256B (zh) | 硼掺杂氮化碳修饰二氧化钛复合光电极及其制备方法、应用 | |
| CN104465113A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯对电极制备方法及其在染料敏化太阳能电池中的应用 | |
| CN101630594B (zh) | 一种用于染料敏化太阳能电池的复合膜对电极的制备方法 | |
| US20130186465A1 (en) | Counter electrode for dye-sensitized solar cell and manufacturing method thereof | |
| Chen et al. | A novel CuI-based iodine-free gel electrolyte for dye-sensitized solar cells | |
| CN103413682B (zh) | 一种基于双咪唑型离子晶体的太阳能电池用准固态电解质 | |
| CN102280256B (zh) | 染料敏化太阳能电池准固态电解质及用其制备太阳能电池的方法 | |
| CN101354967A (zh) | 用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质及其制备方法 | |
| CN103021509B (zh) | 染料敏化太阳能电池对电极用碳浆料 | |
| CN108538606B (zh) | 一种染料敏化太阳能电池固态电解质及其制备方法 | |
| CN102651280A (zh) | 离子液体电解质 | |
| CN110010356B (zh) | 一种高导电率固态电解质的制备方法 | |
| Bandara et al. | N719 and N3 dyes for quasi-solid state dye sensitized solar cells-A comparative study using polyacrylonitrile and CsI based electrolytes | |
| CN109545562B (zh) | 一种染料敏化太阳能电池用固态电解质 | |
| Kurokawa et al. | Charge transfer and catalytic properties of various PEDOTs as Pt-free counter electrodes for dye-sensitized solar cells | |
| CN105405667A (zh) | 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质 | |
| CN110085428A (zh) | 一种二氧化钛/石墨烯复合型光阳极及其制备方法 | |
| Vijayakumar et al. | New liquid crystal-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolytes for dye-sensitized solar cell applications | |
| CN105390294B (zh) | 一种基于双咪唑型离子晶体的太阳能电池用准固态电解质 | |
| CN102254696B (zh) | 一种染料敏化太阳能电池光阳极修饰材料 | |
| CN102558066B (zh) | 一种氰基联苯功能化的苯并咪唑及其制备和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200402 Address after: Room 12505, 25th floor, unit 1, building 1, science and technology road, Zhangba Street office, hi tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Applicant after: Xi'an zhicaiquan Technology Transfer Center Co.,Ltd. Address before: 262500 Shandong city of Weifang province Qingzhou City Taihua City windmill Amusement Park East Street 1907 No. 222-2. Applicant before: SHANDONG DONGRUI HI-TECH DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201231 Address after: No.1 xc1001-2, Nanmen Gongnong Road, Chongfu Town, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: JIAXING JINJING E-COMMERCE Co.,Ltd. Address before: 710077 room 12505, 25th floor, unit 1, building 1, puyue project, Keji Road, Zhangba Street office, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee before: Xi'an zhicaiquan Technology Transfer Center Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220915 Address after: 710000 room 1604, floor 16, unit 1, building 2, Central Plaza, No. 1, Jinye Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Silk Road Zhixing Technology Service Co.,Ltd. Address before: No.1 xc1001-2, Nanmen Gongnong Road, Chongfu Town, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: JIAXING JINJING E-COMMERCE Co.,Ltd. |