CN1606788A - 聚合物凝胶混杂太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚合物凝胶混杂太阳能电池。特别地，公开了这样一种电池，其在100mW/cm2下达到高达9.2％的光能转换效率，在33mW/cm2的降低的光强度下，达到高达14.1％的光能转换效率。

Description

聚合物凝胶混杂太阳能电池
本发明涉及包含聚合物凝胶电解质的聚合物凝胶混杂太阳能电池。
单晶太阳能电池具有高达～25％的能量转换效率。在硅基晶体不再是单晶而是多晶的时，最高效率在～18％之内，而使用无定形硅的效率是～12％。然而，基于硅的太阳能电池的制造是相当昂贵的，即使是在无定形硅方案的情况下。
因此，已经开发了基于有机化合物和/或有机和无机化合物的混合物的替代方案，后一类型的太阳能电池通常被称为混杂太阳能电池。已经证明，有机和混杂太阳能电池的制造是比较便宜的，但是看来具有更低的效率，即使与无定形硅电池相比也是如此。由于它们具有内在的优点，例如重量轻、大面积加工成本低、使用有利于地球生态保护的材料或者可以在柔性的基材上制造，因此有效的有机装置可能证明是技术上和商业上有用的“塑料太阳能电池”。基于染料-增感的纳米晶体二氧化钛(多孔的TiO2)半导体和液体氧化还原电解质的太阳能电池的新近的发展表明了有机材料具有高能量转换效率(～11％)的可能性[B.O‘Regan和M.Grtzel，自然353(1991)737；数据库：Keycentre for Photovoltaic Engineering UNSW]。混杂太阳能电池的基本结构举例说明于图1中。
然而，为了使这些太阳能电池得到广泛应用，仍然需要克服大量的缺点，如使用液体电解质用于电荷迁移。理想地，应该使用固体电解质以消除在长期使用中电解质渗漏的可能性，以及消除生产步骤例如注射和密封电解质溶液中的困难。此外，应该减少电池设计中的限制，并且应该可以利用任何形状，例如圆柱状电池、软电池等等。尽管如此，基于固态空穴输送材料的固态有机太阳能电池的效率与液体的相比是低的(最高2.5％)[a)Krueger等，Appl.Phys.Lett.79，2085页(2001)；b)本发明人获得的结果(未展示)]，因为空穴传输物质未完全渗透到TiO2电极中和空穴传输层与TiO2电极分离[S.TanakaJapanese Journal of Applied Physics，40(2001)97]。
为了解决这些问题，注意力逐渐集中在发展“准固态”电解质上，以结合液体电池的高效率与固体电池的优点。已有关于将聚合物胶凝剂加入液体电解质中以促进固化的报导，以及关于聚合物凝胶电解质的报导[M.Matsumoto，H.Miyazaki，K.Matsuhiro，Y.Kumashiro和Y.Takaoka，Solid State Ionics 89(1996)263。S.Mikoshiba，H.Sumino，M.Yonetsu和S.Hayase，第16届欧洲光电太阳能会议和展览会汇刊(Proceedings of the 16th European Photo-voltaic SolarEnergy Conference and Exhibition)，Glasgow 2000。W.Kubo，K.Murakoshi，T.Kitamura，Y.Wada，K.Hanabusa，H.Shirai，和S.Yanagida，Chemistry Letters(1998)1241。A.F.Nogueira，J.R.Durrant，和M.A.DePaoli，Advanced Materials13(2001)826。]然而，也存在与这一方法有关的问题，因为为了形成适合的凝胶，必须满足某些要求，例如无定形特性、高熔点等。传统的凝胶包含10％的gelator，其进而降低了导电性和界面接触。此外，许多凝胶不能在碘存在下形成(碘通常是存在于电池中的氧化还原对的一部分)，因为碘是自由基捕捉剂。同样，某些碘化物与单体形成配合物，使单体无法聚合。这些限制了为了形成化学交联凝胶所选择的组分的性质和聚合技术。
因此，本发明的目的是避免关于聚合物凝胶电解质太阳能电池的上述问题。进一步的目的是提供混杂太阳能电池，其具有高能量转换效率。再一个目的是提供混杂太阳能电池，其可以被成型为各种形状。
所述目的借助于聚合物凝胶混杂太阳能电池而达到，该聚合物凝胶混杂太阳能电池包含聚合物凝胶电解质，其中所述聚合物凝胶电解质包含聚合物，该聚合物选自均聚物和共聚物。
优选，均聚物是线性或者非线性的。
在一个实施方案中，共聚物选自统计共聚物、无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
在优选的实施方案中，聚合物是线性聚合物。
更优选，聚合物是交联的。
优选，聚合物不是以共价键交联的。
优选聚合物是物理地交联的。
在一个实施方案中，聚合物具有Mw＞90,000，优选Mw＞200,000，更优选Mw＞400,000。
在一个实施方案中，聚合物是聚环氧乙烷或者其衍生物。
在优选的实施方案中，聚合物占聚合物凝胶电解质的1-10wt％、优选1-5wt％。
在尤其优选的实施方案中，聚合物占聚合物凝胶电解质的～3wt.％。
在一个实施方案中，聚合物凝胶电解质具有离子电导率＞1×10-6S/cm，优选＞1×10-4S/cm，这些值在没有氧化还原对存在于聚合物凝胶电解质中时测定。在尤其优选的实施方案中，离子电导率是＞1×10-3S/cm。
优选，聚合物凝胶电解质进一步包含碱和/或自由基清除剂和/或配位剂和/或针孔-填料和/或降低电荷复合的化合物。
在一个实施方案中，聚合物凝胶电解质进一步包含胺。优选胺是吡啶或者吡啶衍生物，选自吡啶、4-叔丁基吡啶、2-乙烯基吡淀和聚(2-乙烯基吡淀)。
在一个实施方案中，碱/自由基清除剂/配位剂/针孔-填料/降低电荷复合的化合物是选自以下的化合物：具有一个或者几个羧基基团的化合物、具有一个或者几个胺基团的化合物、具有一个或者几个羧基和一个或者几个胺基团的化合物、具有自由电子孤对的化合物。
优选，聚合物凝胶电解质进一步包含氧化还原对，其中优选氧化还原对具有低的与注入到电子传输层(其可以是例如多孔的TiO2)的带负电的分子中的电子进行复合反应的可能性。优选氧化还原对具有这样的氧化还原电势，使得其不能被工作电极氧化或者还原。更优选，氧化还原对是I-/I3 -。
在优选的实施方案中，氧化还原对是I-/I3 -，I-的抗衡离子C选自Li、Na、K、四丁基铵、Cs和DMPII(熔盐)(1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎓碘化物(C8H15N2I)。
优选，聚合物凝胶电解质进一步包含盐，其中，优选地，该盐是氧化还原惰性盐，甚至更优选是锂(CF3SO2)2N。
优选聚合物凝胶电解质进一步包含至少一种溶剂，其选自碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和乙腈。应当理解，溶剂不局限于上述那些。适于本发明目的的溶剂的一个特性化特征是高的介电常数，其支持氧化还原试剂(例如碘化物)的组分的离解。
在一个实施方案中，聚合物凝胶电解质是离子和/或电子导电的。
优选，聚合物凝胶电解质选自：
-聚环氧乙烷，LiClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷，NH4ClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷和/或聚甲基丙烯酸甲酯，LiClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚丙烯腈，Li的和/或Mg的三氟甲磺酸盐，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷和聚(2-乙烯基吡淀)，LiClO4，7，7，8，8-四氰基-1，4-喹啉并二甲烷(TCNQ)和/或四氰乙烯(TCNE)，
-聚环氧乙烷和聚苯胺，Li(CF3SO2)2N和H(CF3SO2)2N，
-用聚(亚乙基氧基)羧酸酯接枝的聚苯胺，
-聚环氧乙烷和聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT-PSS)。
优选，聚合物凝胶混杂太阳能电池是染料增感的。
在一个实施方案中，染料是钌配合物，优选顺式-二(氰硫基)双(2，2’-二吡啶基-4，4’-二羧酸盐)钌(II)四丁基铵(Ru(bpy)TBA)。
优选，聚合物凝胶电解质进一步包含纳米粒子，更优选纳米粒子具有2nm-25nm的平均粒度。在一个实施方案中，纳米粒子由半导体材料形成。在一个实施方案中，纳米粒子由选自以下的物质形成：TiO2、ZnO、SnO2、PbO、WO3、Fe2O3、BI2O3、Sb2O3、Nb2O5、Ta2O5、SrO2。
在一个实施方案中，半导体纳米粒子与Au-和/或Ag-纳米粒子混合。
本发明的目的还通过本发明的一系列聚合物凝胶混杂太阳能电池来达到。
如此处所用的，措词“未化学地交联的”与“未以共价键交联的”可互换地使用并且指没有共价交联键。术语“聚合物是物理地交联的”是指这样的聚合物，其中聚合物分子之间的交联主要地是基于非共价相互作用，例如Van der Waals相互作用、疏水性相互作用等等。
如此处所用的，术语“均聚物”是指衍生自一种单体的聚合物。如果“A”表示这类单体，则均聚物将是“-A-A-A-A-A...”或者-[A]n-，n表示被连接在一起的重复单元(或者单体单元)的数目。如此处所用的，术语“共聚物”是指衍生自多于一种的单体的聚合物。如此处所用的，术语“线性”聚合物是指这样的聚合物，其主要地具有连接在一起的单体的一个链并且此外具有仅仅两个末端。然而，术语“线性”还可以用于聚合物的单个区域，因此可以指主要地由一个链与两个末端组成的这类线性区域。如此处所用的，术语“非线性的”聚合物是指任何在上述的意义中不是线性的的聚合物。特别地，其指支化聚合物或者树枝状的聚合物。如此处所用的，术语“支化的”聚合物是指具有侧链或者支链的聚合物，这些侧链或者支链在特定的支化点键接到主链。此外，术语“非线性的”聚合物还指“网状聚合物”，这是具有三维结构的聚合物，其中每个链和/或支链通过一系列连接点和其他链/支链被连接到所有其他链和/或支链。这类网状聚合物还往往被称为“交联的”，并且它们以其交联密度或者交联度来表征，其是每单位体积的连接点数目。通常，它们通过聚合形成或者通过将预先存在的线性链连接在一起来形成，该方法还往往被称为“交联”。此外术语“非线性的”聚合物还指树枝状的聚合物，其是通过这样一种方法制备的，其中在每个步骤中，两个或多个单体被连接到每个已经是增长的聚合物分子的一部分的单体。通过这类方法，在每个步骤中，单体-端基的数目按指数速率增长，并且得到的结构是树枝状的结构，显示典型的“树枝状的”图案。
如此处所用的，术语“统计”共聚物是指其中重复单元或者单体的序列分布服从已知的统计定律的共聚物。术语“无规”共聚物是指一种特殊类型的统计共聚物，其中重复单元或者单体的分布是真随机的。更具体地，术语“无规”共聚物可以表示特定类型的统计共聚物，其中单体的序列分布服从Bernoullian统计。如此处所用的，术语“交替”共聚物是指这样的聚合物，其中不同类型的重复单元沿着聚合物链交替地排列。例如，如果仅仅存在两种不同类型的单体，“A”和“B”，交替共聚物将是“...ABABABAB...”。如果存在三种不同类型的单体，“A”、“B”和“C”，交替共聚物将是“...ABCABCABC...”。术语“嵌段”共聚物是指这样的共聚物，其中存在不同的嵌段，每个由一种类型的单体形成，并且该共聚物可以用嵌段的顺序来描述。例如，如果一种类型的嵌段由单体“A”形成，和另一种类型的嵌段由单体“B”形成，其嵌段共聚物可以用通式...-Ak-Bl-Am-Bn-...来描述；k、l、m和n表示在每个嵌段中的单体的数目。如此处所用的，术语“接枝”聚合物是指支化聚合物，该支化聚合物沿着其主链具有侧链，这些侧链具有这样的长度，即它们本身可以被称为聚合物。侧链和主链彼此可以是化学上相同的或者不同的。如果它们是化学上相同的，它们还被称为“接枝聚合物”，如果它们是化学上彼此不同的，它们被称为“接枝共聚物”。支链和主链可以由不同的均聚物形成，或者支链和主链的每一个可以由不同的单体形成，使得它们的每一个本身是共聚物。
在以下具体的说明中，参考以下附图，其中
图1显示了具有I-/I3 -作为氧化还原对和TiO2层作为电子传输层的混杂太阳能电池的基本结构，
图2显示了在这类电池中发生的电子迁移和输送过程，
图2A显示了使用能级表示的相同的过程，
图3显示了包含PEO的混杂太阳能电池的I/V-曲线，具有10纳米粒度，7微米多孔的TiO2层厚度，
图4显示了包含PEO和叔丁基吡啶的混杂太阳能电池的I/V-曲线，具有10纳米粒度，4微米多孔的TiO2层厚度，和
图5显示了包含PEO和叔丁基吡啶的混杂太阳能电池的I/V-曲线，具有20纳米粒度，9微米多孔的TiO2层厚度，和
图6显示了包含PEO和叔丁基吡啶的混杂太阳能电池的I/V-曲线，具有20纳米粒度，9微米多孔的TiO2层，和
图6A显示了图6的太阳能电池的能量转换效率对光强度的曲线。
以下实施例用以更具体地以举例的方式描述本发明，但不用于限制本发明的范围或者精神。
实施例1
在一个实施例中，将聚环氧乙烷[PEO，Mw400.000]用于用碘化锂/碘[LiI/I2]和惰性的锂盐充填的碳酸亚乙酯[EC]/碳酸亚丙酯[PC]混合物。在PEO聚合物凝胶电解质中，PEO的固态聚合物基质为电解质提供了尺寸稳定性，而溶剂PC和EC的高介电常数使Li盐能够彻底离解。PC和EC的低粘度提供一种离子环境，其有利于高的离子迁移率。这类聚合物凝胶电解质具有高的离子电导率，超过103S/cm。
实施例2
太阳能电池制备
阻挡层
通过喷雾热解制备：用喷雾器将有机前体钛乙酰丙酮化物(TAA，Aldrich)在乙醇中的气溶胶分散体(0.2M的浓度)喷涂到结构化的FTO涂层的玻璃基材上(在450℃下)(Geomatic)。为了得到薄的、无定形的、致密的TiO2层(大约30nm)，将薄膜在500℃下在空气中回火1小时。
纳米晶体TiO2电极+染料层
多孔的TiO2层通过在阻挡TiO2层之上丝网印刷包含分别为10nm或者20纳米直径的TiO2粒子(Solaronix Company)来制备(厚度取决于筛网的网目尺寸)。为了除去有机溶剂和表面活性剂，并且使TiO2粒子之间能够接触，将多孔的TiO2层在第一步骤中加热直至85℃达到30分钟，然后在450℃下烧结1/2小时。在冷却到80℃之后，将薄膜放入染料的乙醇溶液(5×10-4M)，并且在黑暗中保持过夜。然后，将基材用乙醇漂洗，并且在黑暗中干燥几个小时。
聚合物凝胶电解质
将PEO(MW400,000)溶于THF(30mg/3ml)并且在加热到75℃的同时搅拌10分钟，冷却到室温。将I2和LiI(重量比1∶10；4.4mg I2(5.7mM)，44mg LiI(0.1M))溶于0.5毫升THF，并且与PC/EC(重量比1∶1，1g)混合。此外，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li((CF3SO2)2N))加入该混合物(9.6毫克(7.8mM))，该浓度使EO∶Li比为20∶1。在下一个步骤中将两种溶液混合，在染色的多孔TiO2电极上滴铸(drop casted)50微升，并且在黑暗中保持过夜，以使THF蒸发。如果使用，将叔丁基吡啶加入该凝胶，或者将染料增感的基材放入在乙腈中的50％溶液15分钟，然后滴铸高分子电解质。
背面电极
将铂涂层的FTO基材(Geomatic)置于上部作为背面电极，形成具有6μl(PS箔)的限定距离的多层结构。
测量
光电流-电压特性
使用电势恒定器(EG & G Princeton applied research 362型)进行光化学测量。作为光源使用硫灯(太阳1000)，白光，100mW/cm2(使用功率计在530纳米测定)。使用中性密度滤光片获得降低的光强度。
层厚度
薄膜的厚度通过Tencor P-10外形仪测定。
吸收光谱
吸收光谱通过变量紫外/可见分光计测定。
实施例3
光电池通过在染料增感的多孔TiO2涂层电极之上滴铸预制的凝胶电解质，并且在中间插进铂背面电极来制造。
纳米晶体TiO2的层厚度在2到20微米范围内变化，包含直径为10或者20纳米的粒子。电池的照亮面积为大约0.5-0.6cm2。作为敏化剂染料使用了顺式-二(氰硫基)双(2，2’-二吡啶基-4，4’-二羧酸盐)钌(II)四丁基铵(Ru(bpy)TBA)。
电池中的电子迁移和输送过程以图解方式示于图2中。为染料分子所吸收的光将电子注入TiO2(t-10-12s)和将空穴注入Li/I2系统(t-10-8s)。在铂背面电极处，形成的I3 -物质将被还原成I-，进行以下氧化还原反应[D.Kuciauskas，M.S.Freund，H.B.Gray，J.R.Winkler，和N.S.Lewis，J.Phys.Chem.B105(2001)392]
1)
2)
3)
4)
碘化物被用来还原氧化染料。其还有助于离子电荷传输，其通过I-/I3 -氧化还原对来实现。在电解质中负电荷载体具有强烈地减少与注入多孔TiO2的电子发生复合反应的可能性的优点。在电解质中存在可移动的离子，例如来自惰性盐如双三氟甲烷磺酰亚胺锂(Li((CF3SO2)2N))的Li+，影响电荷迁移，并且通过将光产的电子和空穴彼此屏蔽和通过Li+的表面吸附，可以进一步减少复合反应，在表面上给出大量的正电荷。跨越Helmholtz层形成了偶极，其产生通过Helmholtz层的电势降，这有助于分离电荷并且减少复合。高的量的I-给出高的光电流，加入惰性盐提高了光电流幅度，虽然仅仅使用惰性盐将几乎没有光电流[A.Solbrand，A.Henningsson，S.Södergren，H.Lindström，A.Hagfeldt和S.-E.Lindquist，J.Phys.Chem.B1999，103，1078]
电池中的过程的原理图描述示于图2A，其中1表示光子吸收，2表示电子注入，3表示染料还原，4表示I3 -还原，a和b电子复合，VB和CB分别表示价电子带和传导能带。能级的相对位置的比例是粗略的。
在电池中所有组件的正确组合是关键点。一般而言，使用具有较大带隙的半导体，并且在电解质中具有低的电子亲合性是有利的，同样有利的是半导体在CB中具有高的态密度。
实施例4
由PEO聚合物凝胶电解质和10纳米粒子的7微米多孔TiO2层组成的聚合物凝胶混杂太阳能电池的光化学测量给出的开路电压(Voc)为693mV，短路电流(JJC)为14.4mA/cm2，填充因子(FF)为47％，和使用Am1.5(100mW/cm2，用于太阳能电池表征的标准)白光的总能量转换效率(η)为4.7％。I/V曲线示于图3。
限制能量转换效率的主要因素是低的光电压。在此，在TiO2/电解质界面处的电荷复合起显著的作用。小分子如苯甲酸或者吡啶的衍生物，吸附到TiO2并且阻挡自由界面，其导致降低的复合[J.Krüger，U.Bach，和M.Grätzel，Advanced Materials 12(2000)447，S.Y.Huang，G.Schlichthörl，A.J.Nozik，M.Grtzel和A.J.Frank，J.Phys.Chem.B.1997，101，2576]。将叔丁基吡啶加入到聚合物凝胶电解质中显著地改进了聚合物凝胶混杂太阳能电池的Voc和η两者。相应的电池给出800mV的Voc，16mA/cm2的JSC，55％的FF，和在100mW/cm2下为7％的η(还参见图4)。
在染料增感的太阳能电池中其它重要的参数似乎是孔径，其由纳米晶体TiO2粒子的直径决定，并且其还影响聚合物凝胶电解质进入孔中的渗透性能。为了研究这一影响，使用了包含20nm直径的粒子的膏剂。由20nm粒子组成的层的粗糙度大于包含10nm粒子的层的粗糙度。在4μl多孔TiO2层中，包含20nm粒子的层的孔径预计是较大的并且表面面积预计是较小的。这应该对电池性能有影响。
由20纳米粒子的9μl多孔TiO2层和在界面处的叔丁基吡啶组成的太阳能电池的光化学测量显示，Voc为800毫伏，JSC为17.8mA/cm2，FF为55％和在100mW/cm2下的η为7.8％。不同于硅基太阳能电池，染料增感的TiO2太阳能电池不显示η对白光强度的线性相关性。取决于电解质，它们在大约20mW/cm2下显示最高η。这一现象的起因可以由装置串联电阻R6的增大来解释，其由TiO2/电解质界面处的较高的电荷载体密度引起，主要地源于限制的离子电导率。使用17mW/cm2的光强度进行测量给出的Voc为760mV，JSC为4.33mA/cm2，FF为70％和η为13.6％(还参见图5)。
氧化还原试剂的迁移率对染料的再生有影响。为了能够快速再生，碘化物应该具有尽可能高的可移动性。相应的阳离子的尺寸对阴离子迁移率有影响；阳离子越大，离解越高，I-的迁移率越高。使用NaI，而不是LiI，导致提高的FF，和因此提高的η。由20nm粒子的9微米多孔TiO2层和叔丁基吡啶组成的太阳能电池的光化学测量显示，Voc为765mV，JSC为17.8mA/cm2，FF为68％，和在100mW/cm2下η为9.2％。使用33mW/cm2的光强度进行测量给出的Voc为705mV，JSC为9mA/cm2，FF为73％和η为14.1％(图6和6A)。这些值，在该申请的申请日，就本发明人的知识而言，是曾经报导的聚合物凝胶混杂太阳能电池的最好的结果。
在本申请中描述的类型的太阳能电池的制备技术可以用于大面积装置。为了保持串联电阻尽可能小，小的面积是有利的。单一电池可以具有0.1-100cm2的面积，优选0.1-30cm2、更优选0.1-10cm2、甚至更优选0.1-5.0cm2、最优选0.1-1.0cm2。此外，太阳能电池系列，或者是全部串联的，或者是部分并联和串联的，或者是全部并联的，都是可以预见的。使用的设计取决于需要一较高的Voc或者JSC。
公开于说明书、权利要求和/或附图中的本发明的特征，可以独立地和以任何组合的方式作为实现本发明各种形式的基础。

Claims (34)

1.一种聚合物凝胶混杂太阳能电池，其包含聚合物凝胶电解质，其中该聚合物凝胶电解质包含选自均聚物和共聚物的聚合物。
2.权利要求1的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中均聚物是线性的或者非线性的。
3.权利要求1的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中共聚物选自统计共聚物、无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。
4.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物是线性聚合物。
5.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物是交联的。
6.权利要求5的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物不是以共价键交联的。
7.权利要求5-6的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物是物理地交联的。
8.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物的Mw＞90,000。
9.权利要求8的聚合物凝胶混杂太阳能电池,其中聚合物的Mw＞200,000。
10.权利要求8的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物的Mw＞400,000。
11.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物占聚合物凝胶电解质的1-10wt％。
12.权利要求11的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物占聚合物凝胶电解质的1-5wt％。
13.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质的离子电导率＞1×10-6S/cm，该值在聚合物凝胶电解质中没有氧化还原对存在下测定。
14.权利要求13的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质的离子电导率＞1×10-3S/cm。
15.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含碱和/或自由基清除剂和/或配位剂和/或针孔-填料和/或降低电荷复合的化合物。
16.权利要求15和/或上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含胺。
17.权利要求16的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中该胺是选自吡啶、4-叔丁基吡啶、2-乙烯基吡淀和聚(2-乙烯基吡淀)的吡啶或者吡啶衍生物。
18.权利要求15的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中碱/自由基清除剂/配位剂/针孔-填料/降低电荷复合的化合物是选自以下的化合物：具有一个或者几个羧基基团的化合物、具有一个或者几个胺基团的化合物、具有一个或者几个羧基和一个或者几个胺基团的化合物以及具有自由电子孤对的化合物。
19.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含氧化还原对。
20.权利要求19的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中氧化还原对具有低的与注入到电子传输层的带负电的分子的电子进行复合反应的可能性。
21.权利要求20的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中氧化还原对是I-/I3 -。
22.权利要求21的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中氧化还原对是I-/I3 -，I-的抗衡离子C选自Li、Na、K、四丁基铵、Cs和DMPI(熔盐)。
23.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含盐。
24.权利要求23的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中该盐是氧化还原惰性盐。
25.权利要求24的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中氧化还原惰性盐是Li(CF3SO2)2N。
26.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含至少一种选自碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和乙腈的溶剂。
27.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质是离子导电的和/或电子导电的。
28.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质选自：
-聚环氧乙烷，LiClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷，NH4ClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷和/或聚甲基丙烯酸甲酯，LiClO4，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚丙烯腈，Li的和/或Mg的三氟甲磺酸盐，碳酸亚丙酯和/或碳酸亚乙酯，
-聚环氧乙烷和聚(2-乙烯基吡淀)，LiClO4，7，7，8，8-四氰基-1，4-喹啉并二甲烷和/或四氰乙烯(TCNE)，
-聚环氧乙烷和聚苯胺，Li(CF3SO2)2N和H(CF3SO2)2N，
-用聚(亚乙基氧基)羧酸酯接枝的聚苯胺，
-聚环氧乙烷和聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT-PSS)。
29.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其是染料-增感的。
30.权利要求29的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中染料是钌配合物。
31.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中聚合物凝胶电解质进一步包含纳米粒子。
32.权利要求31的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中纳米粒子具有2纳米-25纳米范围内的平均粒度。
33.权利要求31-32任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池，其中纳米粒子是由半导体材料形成的。
34.上述权利要求任何一项的聚合物凝胶混杂太阳能电池的阵列。
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