DE102010043161A1 - Elektrolytzusammensetzung und diese verwendende farbstoffsensibilisierte Solarzelle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrolytzusammensetzung, einschließend: (a) ein organisches Aminhydroiodid, ein Metalliodid, ein Imidazoliumsalz oder eine Kombination davon; (b) Iod; (c) Guanidinthiocyanat; (d) ein Benzimidazolderivat, ein Pyridinderivat oder eine Kombination davon; und (e) Polyethylenglycol und Propylencarbonat. Demzufolge weist die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Elektrolytzusammensetzung eine ausgezeichnete photoelektrische Umwandlungseffizienz und Langzeitstabilität auf und ist für eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle geeignet. Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle unter Verwendung der vorstehend erwähnten Elektrolytzusammensetzung bereit.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrolytzusammensetzung und insbesondere eine Elektrolytzusammensetzung, die für eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle geeignet ist
- 2. Beschreibung des Stands der Technik
- Mit der Entwicklung der menschlichen Zivilisation steht die Welt hinsichtlich Energiekrise und Umweltverschmutzung einigen akuten Problemen gegenüber. Zum Bewältigen der globalen Energiekrise und zum Reduzieren der Umweltverschmutzung sind als Alternativen photoelektrische Solarzellen vorgeschlagen worden, die in der Lage sind, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Unter den Solarzellen ist eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle aufgrund ihrer ausgezeichneten Eigenschaften vielversprechend. Beispielsweise kann sie zur Massenproduktion vorgesehen sein und weist geringe Herstellungskosten, Flexibilität und optische Transparenz auf und kann folglich auf Gebäuden angebracht werden.
- Grätzel et al. legten eine Reihe von Berichten in Bezug auf farbstoffsensibilisierte Solarzellen vor, um deren Brauchbarkeit zu bestätigen (z. B. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737). Im Allgemeinen schließt eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle ein: eine Kathode, eine Anode, Nanotitanoxid, Farbstoffe und einen Elektrolyten, wobei der Elektrolyt bei der Effizienz der Zellen eine entscheidende Rolle spielt. In einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle sollte ein idealer Elektrolyt nicht flüchtig sein und leicht gepackt werden können und weder durchsickern noch schädliche Einflüsse auf Farbstoffe und andere Bestandteile aufweisen.
- Auf der Basis der verfügbaren Kenntnisse weisen flüssige Elektrolyte eine höhere photoelektrische Unwandlungseffizienz auf. Allerdings sind flüssige Elektrolyte gewöhnlich flüchtig und können nicht leicht gepackt werden, und leicht tritt ein Durchsickern der Flüssigkeit auf. Zum Vermeiden der vorstehend erwähnten Probleme schlugen Forscher beispielsweise ionische flüssige (N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099) und aus Polymeren und geschmolzenen organischen Salzen bestehende gelförmige Elektrolyte (
U.S.-Pat. Nr. 6245847 ) vor. - Da ein Elektrolyt bei der Effizienz einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle eine entscheidende Rolle spielt, handelt es sich bei einem der Verfahren zum Verbessern der Effizienz von farbstoffsensibilisierten Solarzellen um die Bereitstellung eines Elektrolyten, der die Effizienz von farbstoffsensibilisierten Solarzellen verbessern kann.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt eine neue Gelelektrolytzusammensetzung bereit, die für eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle geeignet ist. Aufgrund der ausgezeichneten photoelektrischen Umwandlungseffizienz und Langzeitstabilität der erfindungsgemäßen Elektrolytzusammensetzung weist die farbstoffsensibilisierte Solarzelle mit der darin verwendeten erfindungsgemäßen Gelelektrolytzusammensetzung ausgezeichnete photoelektrische Eigenschaften auf.
- Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle bereit, die eine verbesserte photoelektrische Umwandlungseffizienz aufweist.
- Die vorliegende Erfindung stellt eine Elektrolytzusammensetzung bereit, die einschließt: (a) ein organisches Aminhydroiodid, ein Metalliodid, ein Imidazoliumsalz oder eine Kombination davon, mit 2–30 Gew.-%; (b) Iod mit 1–5 Gew.-%; (c) Guanidinthiocyanat (GuNCS) mit 0,5–3 Gew.-%; (d) ein Benzimidazolderivat, ein Pyridinderivat oder eine Kombination davon, mit 2–10 Gew.-%; und (e) Polyethylenglycol (PEG) und Propylencarbonat (PC), mit 52–94,5 Gew.-%. Vorzugsweise macht der Bestandteil (a) 5–20 Gew.-%; der Bestandteil (b) 1–3 Gew.-%; der Bestandteil (c) 0,5–2 Gew.-%; der Bestandteil (d) 5–10 Gew.-%; und der Bestandteil (e) 65–88,5 Gew.-% aus. Am meisten bevorzugt macht der Bestandteil (a) 13,9 Gew.-%; der Bestandteil (b) 2,1 Gew.-%; der Bestandteil (c) 1 Gew.-%; der Bestandteil (d) 7,2 Gew.-%; und der Bestandteil (e) 75,8 Gew.-% aus.
- Bei dem organischen Aminhydroiodid des vorstehend erwähnten Bestandteils (a) kann es sich um Triethylaminhydroiodid (THI), Tripropylaminhydroiodid, Tributylaminhydroiodid, Tripentylaminhydroiodid, Trihexylaminhydroiodid oder ein Gemisch davon handeln. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Triethylaminhydroiodid, Tripropylaminhydroiodid, Tributylaminhydroiodid oder ein Gemisch davon. Am meisten bevorzugt handelt es sich hierbei um Triethylaminhydroiodid.
- Bei dem Metalliodid des vorstehend erwähnten Bestandteils (a) kann es sich um Kaliumiodid, Lithiumiodid, Natriumiodid oder ein Gemisch davon handeln, und vorzugsweise handelt es sich hierbei um Lithiumiodid, Natriumiodid oder ein Gemisch davon.
- Bei dem Imidazoliumsalz des vorstehend erwähnten Bestandteils (a) kann es sich um 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid (PMII); 1,3-Dimethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-hexylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-heptylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-octylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-butylimidazoliumiodid; 1,3-Propylimidazoliumiodid; 1-Propyl-3-butylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon handeln. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-hexylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-butylimidazoliumiodid; 1,3-Propylimidazoliumiodid; 1-Propyl-3-butylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon. Stärker bevorzugt handelt es sich hierbei um 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-hexylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-butylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon. Am meisten bevorzugt handelt es sich hierbei um 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon.
- Bei dem vorstehend erwähnten (d) Benzimidazolderivat, Pyridinderivat oder der Kombination davon kann es sich um N-Methylbenzimidazol (NMBI), N-Butylbenzimidazol (NBB), 4-tert-Butylpyridin (4-TBP) oder ein Gemisch davon handeln.
- Das Gewichtsverhältnis des Polyethylenglycols zu dem Propylencarbonat des vorstehend erwähnten Bestandteils (e) kann 20/80 bis 40/60 betragen und beträgt vorzugsweise 25/75 bis 35/65.
- Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle bereit, die die vorstehend erwähnte Elektrolytzusammensetzung einschließt. Die erfindungsgemäße farbstoffsensibilisierte Solarzelle schließt ein: eine eine Farbstoffverbindung einschließende Photoanode; eine Kathode; und eine Elektrolytschicht, die zwischen der Photoanode und der Kathode angeordnet ist und die vorstehend erwähnte Elektrolytzusammensetzung einschließt.
- In der erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle schließt die Photoanode ein: ein transparentes Substrat, einen transparenten leitenden Film, einen porösen Halbleiterfilm und eine Farbstoffverbindung.
- In der erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle ist das Material des transparenten Substrats der Photoanode nicht besonders beschränkt, und jedes beliebige transparente Material kann verwendet werden. Vorzugsweise ist das Material des transparenten Substrats ein transparentes Material, das in der Lage ist, Feuchtigkeit und Gas vom Äußeren der farbstoffsensibilisierten Solarzelle gut abzuhalten, und Lösungsmittelbeständigkeit und Wetterbeständigkeit aufweist. Speziell schließt das transparente Substrat ein: anorganische Substrate wie ein Quarzsubstrat, ein Glassubstrat; und ein transparentes Kunststoffsubstrat wie ein Polyethylenterephthalat(PET)substrat, ein Poly(ethylennaphthalin-2,6-dicarboxylat(PEN)substrat, ein Polycarbonat(PC)substrat, ein Polyethylen(PE)substrat, ein Polypropylen(PP)substrat und ein Polyimid(PI)substrat. Allerdings ist das transparente Substrat nicht darauf beschränkt. Zudem ist die Dicke des transparenten Substrats nicht besonders beschränkt und kann auf der Basis der Transparenz und Eigenschaften der farbstoffsensibilisierten Solarzelle ausgelegt werden. Vorzugsweise wird das transparente Substrat aus Glas hergestellt.
- In der erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle kann es sich bei dem Material des transparenten leitenden Films um Indiumzinnoxid (indium tin oxide; ITO) mit Fluor dotiertes bzw. angereichertes Zinnoxid (fluorine-doped tin oxide; FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 oder Oxide auf Zinnbasis handeln.
- In der erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle kann der poröse Halbleiterfilm aus Halbleiter-Mikroteilchen hergestellt werden. Die geeigneten Mikroteilchen können einschließen: Siliciummikroteilchen, Titandioxidmikroteilchen, Zinndioxidmikroteilchen, Zinkoxidmikroteilchen, Wolframtrioxidmikroteilchen, Niobpentoxidmikroteilchen, Strontiumtitantrioxidmikroteilchen und eine Kombination davon. Vorzugsweise handelt es sich bei den Halbleiter-Mikroteilchen um Titandioxidmikroteilchen. Die Halbleiter-Mikroteilchen können einen durchschnittlichen oder mittleren Durchmesser von 5 bis 500 Nanometer aufweisen, und vorzugsweise beträgt dieser 10 bis 50 Nanometer. Der poröse Halbleiterfilm kann eine Dicke von 5 bis 25 Mikrometer aufweisen.
- Zudem ist das Material der in der farbstoffsensibilisierten Solarzelle verwendeten Kathode nicht besonders beschränkt und kann jedes beliebige leitende Material einschließen. Alternativ dazu ist die Kathode aus einem isolierenden Material hergestellt, und eine leitende Schicht ist auf deren Oberfläche ausgebildet, die der Photoanode gegenüber liegt. Jedes beliebige elektrochemisch stabile Material kann in der Kathode verwendet werden, und das geeignete Material der Kathode schließt z. B. ein: Platin, Gold, Kohlenstoff und dergleichen.
- In der farbstoffsensibilisierten Solarzelle wird die erfindungsgemäße Elektrolytzusammensetzung als die Elektrolytschicht verwendet.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
- KEINE
- DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Metalliodide (wie LiI, NaI, KI usw.), organische Aminhydroiodide (wie THI, TEAI usw.) und Imidazoliumsalze (wie PMII, EMII usw.) werden entweder einzeln oder als Gemisch zusammen mit N-Butylbenzimidazol (oder N-Methylbenzimidazol oder 4-tert-Butylpyridin) und Guanidinthiocyanat verwendet, und Polyethylenglycol (PEG) mit 20 Gew.-%–40 Gew.-% und Propylencarbonat (PC) mit 80 Gew.-%–60 Gew.-% werden als Gellösungsmittel zur Herstellung einer Elektrolytzusammensetzung in einer geeigneten Konzentration verwendet.
- Das Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle ist nicht besonders beschränkt und kann jedes beliebige herkömmliche Verfahren sein.
- Das Material des transparenten Substrats ist nicht besonders beschränkt und kann jedes beliebige transparente Material sein. Vorzugsweise ist das Material des transparenten Substrats ein transparentes Material, das in der Lage ist, Feuchtigkeit und Gas vom Äußeren der farbstoffsensibilisierten Solarzelle gut abzuhalten und Lösungsmittelbeständigkeit und Wetterbeständigkeit aufweist. Speziell schließt das transparente Substrat ein: anorganische Substrate wie ein Quarzsubstrat, ein Glassubstrat; und ein transparentes Kunststoffsubstrat wie ein Polyethylenterephthalat(PET)substrat, ein Poly(ethylennaphthalin-2,6-dicarboxylat(PEN)substrat, ein Polycarbonat(PC)substrat, ein Polyethylen(PE)substrat, ein Polypropylen(PP)substrat und ein Polyimid(PI)substrat. Allerdings ist das transparente Substrat nicht darauf beschränkt. Die Dicke des transparenten Substrats ist nicht besonders beschränkt und kann auf der Basis der Transparenz und Eigenschaften der farbstoffsensibilisierten Solarzelle ausgelegt werden. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem transparenten Substrat um ein Glassubstrat.
- Das Material des transparenten leitenden Films kann ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Indiumzinnoxid (ITO), mit Fluor dotiertem bzw. angereichertem Zinnoxid (FTO), ZnO-Ga2O3, ZnO-Al2O3 und Oxiden auf Zinnbasis. In einer Ausführungsform besteht der transparente leitende Film aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid.
- Der poröse Halbleiterfilm besteht aus Halbleiter-Mikroteilchen. Die geeigneten Mikroteilchen können einschließen: Siliciummikroteilchen, Titandioxidmikroteilchen, Zinndioxidmikroteilchen, Zinkoxidmikroteilchen, Wolframtrioxidmikroteilchen, Niobpentoxidmikroteilchen, Strontiumtitantrioxidmikroteilchen und eine Kombination davon.
- Die Halbleiter-Mikroteilchen werden zuerst in einer Pastenform hergestellt und auf das transparente Substrat aufgetragen. Hier kann ein übliches Nassbeschichtungsverfahren wie Rakelstreichbeschichtung, Siebdruck, Schleuderbeschichtung bzw. Spinnbeschichtung und Sprühbeschichtung verwendet werden. Zudem kann das Beschichtungsverfahren zum Erzielen einer geeigneten Dicke einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Der Halbleiterfilm kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Hier bedeutet der Begriff „mehrschichtig”, dass die Durchmesser der Halbleiter-Mikroteilchen in verschiedenen Schichten unterschiedlich sind. Beispielsweise können zuerst die Halbleiter-Mikroteilchen mit 5 bis 50 Nanometer in einer Dicke von 5 bis 20 Mikrometern aufgetragen werden, und dann werden die Halbleiter-Mikroteilchen mit 200 bis 400 Nanometern in einer Dicke von 3 bis 5 Mikrometern aufgetragen. Nach Trocknen bei einer Temperatur in einem Bereich von 50 bis 100°C wird ein 30-minütiges Sintern bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 500°C durchgeführt, um einen mehrschichtigen Halbleiterfilm zu erhalten.
- Die Farbstoffe (wie N719) können zum Herstellen einer Farbstofflösung in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Das geeignete Lösungsmittel schließt ein: Acetonitril, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon oder ein Gemisch davon. Allerdings ist es nicht darauf beschränkt. Hier wird das mit dem Halbleiterfilm beschichtete transparente Substrat in eine Farbstofflösung getaucht, bis das transparente Substrat Farbstoffe in der Farbstofflösung gründlich absorbiert, gefolgt von einem Trocknen. Damit wird eine Photoanode einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle erhalten.
- Das Material der Kathode ist nicht besonders beschränkt und kann jedes beliebige leitende Material einschließen. Alternativ dazu besteht die Kathode aus einem isolierenden Material, und eine leitende Schicht ist auf deren Oberfläche ausgebildet, die der Photoanode gegenüber liegt. Zudem kann jedes beliebige elektrochemisch stabile Material in der Kathode verwendet werden, und das geeignete Material der Kathode schließt z. B. ein: Platin, Gold, Kohlenstoff und dergleichen.
- Die erfindungsgemäße Elektrolytzusammensetzung wird in der Elektrolytschicht verwendet.
- Das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen farbstoffsensibilisierten Solarzelle lautet speziell wie folgt beschrieben.
- Zuerst wird eine Titanoxid-Mikroteilchen mit einem Durchmesser von 20–30 Nanometer enthaltende Paste auf ein mit mit Fluor dotiertem Zinnoxid (FTO) bedecktes Glassubstrat durch Siebdruck einmal oder mehrmals aufgetragen, gefolgt von 30-minütigem Sintern bei 450°C.
- Farbstoffe werden zum Herstellen einer Farbstofflösung in einem Gemisch aus Acetonitril und t-Butanol (1:1 V/V) gelöst. Anschließend wird das vorstehende, den porösen Titanoxidfilm enthaltende Glassubstrat in die Farbstofflösung getaucht, bis die Farbstoffe gründlich absorbiert sind, gefolgt von Trocknen. Damit wird eine Photoanode erhalten.
- Das mit mit Fluor dotiertem Zinnoxid bedeckte Glassubstrat wird unter Bildung eines Lochs mit einem Durchmesser von 0,75 Millimeter angebohrt, um die Elektrolytzusammensetzung dadurch einzuspritzen. Als nächstes wird das mit mit Fluor dotiertem Zinnoxid bedeckte Glassubstrat mit der H2PtCl6-Lösung beschichtet, gefolgt von einem 15-minütigen Erwärmen bei 400°C, um eine Kathode zu bilden.
- Dann wird ein thermoplastischer Polymerfilm mit einer Dicke von 60 Mikrometer zwischen der Photoanode und der Kathode angeordnet. Bei einer Temperatur von 120 bis 140°C wird Druck auf die beiden Elektroden ausgeübt, um sie zu vereinigen.
- Die erfindungsgemäße Elektrolytzusammensetzung wird in das Loch eingespritzt, und dann wird das Loch mit dem thermoplastischen Polymerfilm abgedichtet, um die erfindungsgemäße farbstoffsensibilisierte Solarzelle zu erhalten.
- Die folgenden Beispiele werden zum Erklären der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
- Beispiele 1–5 und Vergleichsbeispiele 1–4
- In den Vergleichsbeispielen 1–4 und Beispielen 1–5 werden Metalliodide (wie LiI, NaI, KI usw.), organische Aminhydroiodide (wie THI, TEAI usw.) und Imidazoliumiodide (wie PMII, EMII usw.) entweder einzeln oder als Gemisch zusammen mit N-Butylbenzimidazol (oder N-Methylbenzimidazol oder 4-tert-Butylpyridin) und Guanidinthiocyanat (GuNCS) verwendet und Polyethylenglycol (PEG) mit 20 Gew.-%–40 Gew.-% und Propylencarbonat (PC) mit 80 Gew.-%–60 Gew.-% werden als Gellösungsmittel verwendet.
- Die Elektrolytbestandteile der Vergleichsbeispiele 1–4 und Beispiele 1–5 sind in den Tabellen 1 und 3 aufgelistet. In Tests auf die photoelektrische Wirkung werden die Elektrolytzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1–4 und Beispiele 1–5 zum Herstellen einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle verwendet und Kurzschlussstrom (JSC), Ruhespannung (VOC), photoelektrische Umwandlungseffizienz (n) und Füllfaktor (FF) bei einer Beleuchtung von AM 1.5 gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 4 dargestellt. <Tabelle 1>
Posten Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 PMII X 0,65M 0,65M 0,65M 0,65M KI 0,65M X X 0,15M X THI X X X X 0,15M I2 0,065M 0,065M 0,065M 0,065M 0,065M NBB X X 0,5M 0,5M 0,5M GuNCS X X 0,1M 0,1M 0,1M Lösungsmittel 40 Gew.-%PEG/60 Gew.-%PC 40 Gew.-%PEG/60 Gew.-%PC 40 Gew.-%PEG/60 Gew.-%PC 40 Gew.-%PEG/60 Gew.-%PC 40 Gew.-%PEG/60 Gew.-%PC Posten Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 VOC (V) 0,761 0,775 0,780 0,786 0,725 JSC (mA/cm2) 6,44 6,03 6,99 7,14 7,94 FF 52,81 63,48 59,40 55,01 56,76 η (%) 2,59 2,97 3,24 3,08 3,27 - Die Zusammensetzung von Vergleichsbeispiel 1 ist herkömmlich und besteht aus KI und I2 als Hauptbestandteile und PEG/PC als Gellösungsmittel. Die Zusammensetzung von Vergleichsbeispiel 2 besteht aus Imidazoliumiodid und I2 als Hauptbestandteile, und ihre Effizienz ist höher als diejenige von Vergleichsbeispiel 1. In den Beispielen 1–3 werden Metalliodide (wie LiI, NaI, KI usw.), organische Aminhydroiodide (wie THI, TEAI usw.) und Imidazoliumiodide (wie PMII, EMII usw.) entweder einzeln oder als Gemisch zusammen mit N-Butylbenzimidazol (oder N-Methylbenzimidazol oder 4-tert-Butylpyridin) und Guanidinthiocyanat (GuNCS) verwendet, und Polyethylenglycol (PEG) mit 20 Gew.-%–40 Gew.-% und Propylencarbonat (PC) mit 80 Gew.-%–60 Gew.-% werden als Gellösungsmittel verwendet. Die Effizienz der Beispiele 1–3 ist höher als diejenige der Vergleichsbeispiele 1–2. <Tabelle 3>
Posten Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 4 Beispiel 4 Beispiel 5 PMII 0,65M 0,65M 0,65M 0,65M KI X X 0,15M X THI X X X 0,15M I2 0,65M 0,65M 0,65M 0,65M NBB 0,5M X 0,5M 0,5M GuNCS 0,1M X 0,1M 0,1M Lösungsmittel 3-MPN 30 Gew.-%PEG/70 Gew.-%PC 30 Gew.-%PEG/70 Gew.-%PC 30 Gew.-%PEG/70 Gew.-%PC Posten Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 4 Beispiel 4 Beispiel 5 VOC (V) 0,74 0,72 0,80 0,75 JSC (mA/cm2) 7,62 6,19 6,95 7,56 FF 65,4 63,8 63,4 60,3 η (%) 3,69 2,85 3,50 3,40 - Vergleichsbeispiel 3 verwendet einen herkömmlich verwendeten flüssigen Elektrolyten, wobei Methoxypropionitril (3-MPN) als Lösungsmittel verwendet wird. In den Beispielen 4–5 werden Metalliodide (wie LiI, NaI, KI usw.), organische Aminhydroiodide (wie THI, TEAI usw.) und Imidazoliumiodide (wie PMII, EMII usw.) entweder einzeln oder als Gemisch zusammen mit N-Butylbenzimidazol (oder N-Methylbenzimidazol oder 4-tert-Butylpyridin) und Guanidinthiocyanat (GuSCN) verwendet, und Polyethylenglycol (PEG) mit 30 Gew.-% und Propylencarbonat (PC) mit 70 Gew.-% werden als Gellösungsmittel verwendet. Die Effizienz der Beispiele 4–5 beträgt etwa 77%–95% des flüssigen Elektrolyten (Vergleichsbeispiel 3).
- In einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle ist der Elektrolyt mit einer Oxidations-Reduktions-Reaktion verbunden. Die Effizienz und Stabilität einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle hängt von den Elektrolytbestandteilen ab. Demzufolge kann ein Elektrolyt, der aus Bestandteilen zur Verbesserung von Strom und Spannung und einem Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt besteht, eine hohe elektrochemische Stabilität aufweisen. Zusätzlich zu herkömmlich verwendeten Metalliodiden (wie LiI, NaI, KI usw.) verwendet die vorliegende Erfindung des Weiteren organisches Aminhydroiodid (wie THI, TEAI usw.) sowie Imidazoliumiodide (wie PMII, EMII usw.), N-Butylbenzimidazol (oder N-Methylbenzimidazol oder 4-tert-Butylpyridin), Guanidinthiocyanat und Gellösungsmittel mit hohem Siedepunkt und hoher Viskosität, so dass eine Elektrolytzusammensetzung mit hoher chemischer Stabilität erhalten werden kann. Damit kann eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz und Langzeitstabilität erzielt werden.
- Wenngleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf ihre bevorzugte Ausführungsform erklärt worden ist, sollte es klar sein, dass viele andere mögliche Modifikationen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne vom wie hier nachstehend beanspruchten Umfang der Erfindung abzuweichen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 6245847 [0004]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Grätzel et al. [0003]
- O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737 [0003]
- N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099 [0004]
Claims (15)
- Elektrolytzusammensetzung, umfassend: (a) ein organisches Aminhydroiodid, ein Metalliodid, ein Imidazoliumsalz oder eine Kombination davon, mit 2–30 Gew.-%; (b) Iod mit 1–5 Gew.-%; (c) Guanidinthiocyanat mit 0,5–3 Gew.-%; (d) ein Benzimidazolderivat, ein Pyridinderivat oder eine Kombination davon, mit 2–10 Gew.-%; und (e) Polyethylenglycol und Propylencarbonat, mit 52–94,5 Gew.-%.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil (a) das organische Aminhydroiodid ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil (a) das Metalliodid ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Bestandteil (a) das Imidazoliumsalz ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das organische Aminhydroiodid (a) Triethylaminhydroiodid, Tripropylaminhydroiodid, Tributylaminhydroiodid, Tripentylaminhydroiodid, Trihexylaminhydroiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 3, wobei das Metalliodid (a) Kaliumiodid, Lithiumiodid, Natriumiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei das Imidazoliumsalz (a) 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid; 1,3-Dimethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-hexylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-heptylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-octylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-butylimidazoliumiodid; 1,3-Propylimidazoliumiodid; 1-Propyl-3-butylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei (d) das Benzimidazolderivat, das Pyridinderivat oder die Kombination davon N-Methylbenzimidazol, N-Butylbenzimidazol, 4-tert-Butylpyridin oder ein Gemisch davon ist.
- Elektrolytzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 5 und 8, wobei das Gewichtsverhältnis des Polyethylenglycols zu dem Propylencarbonat des Bestandteils (e) 20/80 bis 40/60 beträgt.
- Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 8 und 9, wobei der Bestandteil (a) 13,9 Gew.-%; der Bestandteil (b) 2,1 Gew.-%; der Bestandteil (c) 1 Gew.-%; der Bestandteil (d) 7,2 Gew.-%; und der Bestandteil (e) 75,8 Gew.-% ausmacht.
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle, umfassend: (A) eine Photoanode; (B) eine Kathode; und (C) eine Elektrolytschicht, umfassend: (a) ein organisches Aminhydroiodid, ein Metalliodid, ein Imidazoliumsalz oder eine Kombination davon; (b) Iod; (c) Guanidinthiocyanat; (d) ein Benzimidazolderivat, ein Pyridinderivat oder eine Kombination davon; und (e) Polyethylenglycol und Propylencarbonat.
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle nach Anspruch 11, wobei das organische Aminhydroiodid des Bestandteils (a) Triethylaminhydroiodid, Tripropylaminhydroiodid, Tributylaminhydroiodid, Tripentylaminhydroiodid, Trihexylaminhydroiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle nach Anspruch 11, wobei das Metalliodid des Bestandteils (a) Kaliumiodid, Lithiumiodid, Natriumiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle nach Anspruch 11, wobei das Imidazoliumsalz des Bestandteils (a) 1-Methyl-3-propylimidazoliumiodid; 1,3-Dimethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-ethylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-butylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-pentylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-hexylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-heptylimidazoliumiodid; 1-Methyl-3-octylimidazoliumiodid; 1,3-Diethylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-propylimidazoliumiodid; 1-Ethyl-3-butylimidazoliumiodid; 1,3-Propylimidazoliumiodid; 1-Propyl-3-butylimidazoliumiodid oder ein Gemisch davon ist.
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Gewichtsverhältnis des Polyethylenglycols zu dem Propylencarbonat des Bestandteils (e) 20/80 bis 40/60 beträgt.
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Citations (1)
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Family Cites Families (10)
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| EP1075005B1 (de) * | 1999-08-04 | 2006-04-26 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Elektrolytzusammensetzung und photolektrochemische Zelle |
| JP2001085076A (ja) * | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光電変換素子および光電池 |
| DE60123714T2 (de) * | 2000-08-15 | 2007-10-04 | FUJI PHOTO FILM CO., LTD., Minamiashigara | Photoelektrische Zelle und Herstellungsmethode |
| MY137710A (en) * | 2002-12-06 | 2009-02-27 | Panasonic Corp | Electrolytic capacitor |
| EP1473745A1 (de) * | 2003-04-30 | 2004-11-03 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Farbstoffsensibilisierte Solarzelle |
| JP5143476B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2013-02-13 | 第一工業製薬株式会社 | 光電変換素子 |
| KR100929812B1 (ko) * | 2007-08-02 | 2009-12-08 | 한국전자통신연구원 | 증가된 에너지 변환 효율을 갖는 태양전지 및 그 제조 방법 |
| WO2009020098A1 (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-12 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | パイ電子共役系を拡張した色素増感型太陽電池用増感色素 |
| CN102084535B (zh) * | 2008-05-02 | 2014-07-02 | 佩塞尔科技株式会社 | 色素敏化型光电转换元件 |
| JP2010267612A (ja) * | 2009-04-17 | 2010-11-25 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 光電変換素子及び太陽電池 |
-
2009
- 2009-10-30 TW TW098136876A patent/TW201115810A/zh unknown
-
2010
- 2010-01-13 US US12/654,999 patent/US20110100464A1/en not_active Abandoned
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245847B1 (en) | 1996-09-13 | 2001-06-12 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Electrolyte |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Grätzel et al. |
| N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099 |
| O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737 |
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