KR20110011158A - Electrolytes for dye-sensitized solar cell using imidazole based ionic liquid - Google Patents

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이재준
김환기
서동완
수브라타사르카
나라얀찬드라데브낫
최승우
김강범
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Abstract

PURPOSE: An imidazole-based ionic solution is provided to improve ion conductivity of electrolyte through the control of components added in the manufacture of electrolyte and the size of a linker of the ionic solution. CONSTITUTION: A method for preparing an imidazole-based polymer or oligomer type ionic solution comprises the steps of: reacting dichloromethane and 1,6-diisocyanatohexane with aminoalkylimidazole to obtain a monomer including an NCO group at a terminal group; adding chloroform and ethylene oxide compounds to the obtained compound to obtain polyethylene glycol; adding acetonitrile and alkyl iodide to the obtained compound to obtain diimidazolium iodide polyethylene.

Description

이미다졸계 이온용액을 이용한 염료감응 태양전지용 전해질{Electrolytes for dye-sensitized solar cell using imidazole based ionic liquid}Electrolytes for dye-sensitized solar cell using imidazole based ionic liquid

본 발명은 이미다졸계 이온용액을 이용한 염료감응 태양전지용 전해질에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학식 1로 표시되는 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액과 이를 포함하는 염료감응 태양전지용 전해질 및 상기 전해질을 채용한 염료감응 태양전지에 관한 것이다. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell electrolyte using an imidazole-based ion solution, and more particularly, to an imidazole-based polymer or oligomeric ion solution represented by Formula 1 and a dye-sensitized solar cell electrolyte comprising the same. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell employing an electrolyte.

Figure 112009046083059-PAT00001
Figure 112009046083059-PAT00001

염료감응 태양전지(Dye-sensitized Solar Cells, DSSCs)는 광전극(photoelectrode)으로서 나노입자 TiO2의 중간다공성(mesoporous) 필름 상에 흡착된 감광성 염료와, 삼요오드화물/요오드화물 산화환원쌍(triiodide/iodide redox couple)을 포함하는 전해질, 및 백금도금 된 상대 전극으로 구성되어 있다. Dye-sensitized Solar Cells (DSSCs) are photosensitive dyes adsorbed onto mesoporous films of nanoparticles TiO 2 as photoelectrodes and triiodide / iodide redox pairs. It consists of an electrolyte containing / iodide redox couple, and a plated counter electrode.

유기 용매에 용해된 전해질 내의 상기 삼요오드화물/요오드화물 산화환원쌍 은 염료감응 태양전지에서 전자 재생 프로세스를 위한 훌륭한 매개체이나, 휘발성과 누액 현상으로 불안정하다는 단점이 있다. The triiodide / iodide redox pairs in electrolytes dissolved in organic solvents are excellent mediators for the electron regeneration process in dye-sensitized solar cells, but have the disadvantage of being unstable due to volatility and leakage.

이를 해결하기 위해 실온을 포한함 넓은 온도범위에서 안정된 액체로 존재하는 비휘발성 이온성 액체를 전해질로 사용하였다. 비휘발성 이온성 액체의 사용으로 유기 용매의 휘발에 따른 전해액 감소는 방지할 수 있으나, 여전히 제조시 또는 전지의 파손시 전해액이 누출될 가능성이 있어 태양전지의 내구성 저하 및 취급성이 어렵다는 문제가 있다.To solve this problem, non-volatile ionic liquids, which exist as stable liquids over a wide temperature range, were used as electrolytes. The use of non-volatile ionic liquids can prevent the reduction of electrolytes due to volatilization of organic solvents, but there is still a problem that electrolytes may leak during manufacture or breakage of the battery, thus deteriorating durability and handling of solar cells. .

이에 따라 고분자에 모너머 또는 올리고머의 결합 관능기를 이용하여 가교 또는 중합 등 화학적으로 결합시킨 겔 전해질이 제안되었다. 그러나, 상기 겔 전해질 또한 가교 또는 중합 등의 결합 반응시 부반응 또는 미반응 관능기, 가교 및 중합반응시 첨가되는 개시제, 가교제 등의 화합물이 잔존할 우려가 높으며, 전해질 중에 잔존할 경우 태양전지의 전압 또는 전류특성을 저하시킨다.Accordingly, gel electrolytes have been proposed in which a polymer is chemically bonded such as crosslinking or polymerization by using a bonding functional group of a monomer or an oligomer. However, the gel electrolyte also has a high risk of remaining compounds such as side reactions or unreacted functional groups during the coupling reaction such as crosslinking or polymerization, initiators and crosslinking agents added during the crosslinking and polymerization reaction, and when remaining in the electrolyte, voltage of the solar cell or Decreases the current characteristic.

또한, 상기 겔형 전해질로서 액상을 겔형으로 전환하기 위하여 고분자 등의 매트릭스를 사용시 종래의 액상 전해질이 가지는 휘발성 또는 누액 가능성 등에 대해서는 어느 정도 개선될 수 있으나 그 구조가 단순 고분자 형태에 불과하여 불규칙한 구조를 형성하고, 금속 산화물층과의 접착력 부족으로 전해질 내의 산화환원쌍에서 발생하는 전지의 이동 통로를 방해하여 전도성을 저하시키거나 이온전도도가 저하되어 에너지 변환 효율이 감소되는 문제점이 있다. In addition, when using a matrix such as a polymer in order to convert the liquid to a gel type as the gel electrolyte, the volatility or the possibility of leakage of the conventional liquid electrolyte may be improved to some extent, but the structure is merely a simple polymer to form an irregular structure. In addition, due to the lack of adhesion to the metal oxide layer, there is a problem in that the transfer path of the battery generated from the redox pair in the electrolyte is disturbed, thereby lowering conductivity or decreasing ion conductivity, thereby reducing energy conversion efficiency.

그러나, 전해질 용액의 성질을 변화시킴으로써 이온전도도를 개선시키려는 연구는 미비한 실정이다.However, studies to improve the ionic conductivity by changing the properties of the electrolyte solution is insufficient.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 안정성 및 내구성이 개선되면서 이온전도도 특성이 우수한 염료감응 태양전지용 전해질을 개발하고자 예의 노력한 결과, 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 합성하고, 상기 이온용액을 포함하는 전해질을 채용하여 에너지 변환 효율이 높은 염료감응 태양전지를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have diligently solved the above problems, and have been trying to develop an electrolyte for a dye-sensitized solar cell having excellent ion conductivity while improving stability and durability, and thus synthesized an imidazole-based polymer or oligomeric ion solution, The present invention has been completed by manufacturing a dye-sensitized solar cell having high energy conversion efficiency by employing an electrolyte containing the ion solution.

결국, 본 발명은 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액과 상기 이온용액을 포함하는 염료감응 태양전지용 전해질 및 상기 전해질을 채용한 염료감응 태양전지를 제공하는데 그 주된 목적이 있다. After all, the present invention has a main object to provide a dye-sensitized solar cell electrolyte containing the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution and the ion solution, and a dye-sensitized solar cell employing the electrolyte.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an imidazole-based polymer or oligomeric ion solution.

본 발명에 있어서, 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액은 하기 화학식 1로 표시되며, 중량 평균분자량이 500 내지 30,000이고, 대칭형 구조를 갖는 선형 공중합체인 것이 특징이다.In the present invention, the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution is represented by the following formula (1), the weight average molecular weight is 500 to 30,000, characterized in that the linear copolymer having a symmetrical structure.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112009046083059-PAT00002
Figure 112009046083059-PAT00002

또한, 본 발명은 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 염료감응 태양전지용 전해질과 상기 전해질을 채용한 염료감응 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell electrolyte comprising the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution and a dye-sensitized solar cell employing the electrolyte.

본 발명의 전해질은 액체형 전해질로서, 상기 이온용액의 연결자의 분자량을 조절하거나 전해질 제조시 구성성분의 조절함으로써 이온전도도를 개선할 수 있으며, 상기 전해질을 채용한 염료감응 태양전지는 보다 안정하고 내구성이 개선된 것이 특징이다.Electrolyte of the present invention is a liquid electrolyte, it is possible to improve the ionic conductivity by adjusting the molecular weight of the connector of the ionic solution or the components of the electrolyte manufacturing, the dye-sensitized solar cell employing the electrolyte is more stable and durable It is characterized by an improvement.

본 발명에 따른 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액은 상온에서 점도가 매우 크거나 혹은 거의 고체 상태로 존재하며, 대칭형 구조를 가지기 때문에 동일중량(분자량)의 다른 이온용액과 비교하여 연료감응 태양전지의 전해질에 필수적으로 포함되는 요오드 이온을 상대적으로 고농도로 포함할 수 있고, 이온용액의 연결자의 크기를 조절함으로써 전체 분자량 및 길이를 조절할 수 있으므로 상기 이온용액을 포함하는 전해질은 연결자의 크기 또는 전해질 제조시 성분 등의 조절을 통해 이온전도도를 향상시킬 수 있다.The imidazole-based polymer or oligomeric ion solution according to the present invention has a very high viscosity or a nearly solid state at room temperature, and has a symmetrical structure, and thus has a fuel-sensitized aspect compared to other ion solutions of the same weight (molecular weight). Since the iodine ions essential to the electrolyte of the battery may be included in a relatively high concentration, and the overall molecular weight and length may be adjusted by adjusting the size of the connector of the ion solution, the electrolyte containing the ion solution may be the size of the connector or the electrolyte. It is possible to improve the ion conductivity through the control of the components and the like at the time of manufacture.

또한, 본 발명에 따른 전해질은 종래 연료감응 태양전지의 액체 전해질에 첨가하거나 액체 전해질의 주요 성분을 대체하여 그 성능 및 기능을 향상시킨 대체 전해질을 제조할 수 있고, 직접 그 자체를 액체 전해질로도 사용할 수 있으므로 에너지 변환 효율이 높은 연료감응 태양전지를 제조에 유용하게 이용될 수 있다.In addition, the electrolyte according to the present invention can prepare a replacement electrolyte which is added to the liquid electrolyte of the conventional fuel-sensitized solar cell or replaces the main components of the liquid electrolyte to improve its performance and function, and also directly as a liquid electrolyte. Since it can be used, it can be usefully used for manufacturing fuel-sensitized solar cells with high energy conversion efficiency.

또한, 본 발명에 따른 전해질을 채용한 염료감응 태양전지는 종래 액체 전해 질을 사용한 염료감응 태양전지에서 발생되던 전해질의 누액 및 휘발로 인한 문제점을 해결할 수 있으므로 더욱 안정적이고 개선된 염료감응 태양전지를 제조하는 것이 가능하다.In addition, the dye-sensitized solar cell employing the electrolyte according to the present invention can solve the problems caused by the leakage and volatilization of the electrolyte generated in the dye-sensitized solar cell using the conventional liquid electrolytic material to provide a more stable and improved dye-sensitized solar cell It is possible to manufacture.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 제공한다.The present invention provides an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution.

본 발명에 있어서, 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액은 하기 화학식 1로 표시되며, 요오드 이온(I-)과 1 내지 25개의 에틸렌옥사이드 단위체(하기 화학식 1에서 *로 표시됨) 및 상기 에틸렌옥사이드 단위체와 이를 연결하는 우레탄과 우레아 구조를 포함하면서 말단에 이미다졸리움 구조를 하고 있는 것이 특징이다. In the present invention, the imidazole-based polymer or oligomer type ion solution is represented by the following general formula (1), iodine ion (I -), and 1 to 25 ethylene oxide units (to appear in the formula (I) by *) and the ethylene It is characterized by having an imidazolium structure at the terminal, including an oxide unit, a urethane and urea structure connecting the same.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112009046083059-PAT00003
Figure 112009046083059-PAT00003

또한, 본 발명의 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액은 에틸렌옥사이드 단위체를 1 내지 25개 포함함에 따라 산소원자 1 내지 25개, 탄소원자 2 내지 50개를 포함하고, 우레탄과 우레아 사이의 지방족 사슬은 탄소수 1 내지 15개를 포함하는 것을 특징으로 하되, 상기 우레탄과 우레아 사이의 지방족 사슬은 헤테로 원자인 산소, 질소, 황을 더 포함할 수 있다.In addition, the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution of the present invention comprises 1 to 25 oxygen atoms, 2 to 50 carbon atoms, including 1 to 25 ethylene oxide units, between urethane and urea The aliphatic chain is characterized in that it contains 1 to 15 carbon atoms, the aliphatic chain between the urethane and urea may further include oxygen, nitrogen, sulfur which is a hetero atom.

또한, 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 중량 평균분자량은 500 내지 30,000이고, 대칭형 구조를 갖는 선형 공중합체인 것을 특징으로 한다.In addition, the weight average molecular weight of the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution is 500 to 30,000, characterized in that the linear copolymer having a symmetrical structure.

상기에서 이온용액의 중량 평균분자량이 500 미만일 경우, 올리고머의 점도가 충분한 액체 전해질로서의 특성을 나타내는데 불충분하고, 30,000을 초과할 경우에는 점도가 증가하여 오히려 이온전도도를 저하시키므로 바람직하지 않다. When the weight average molecular weight of the ion solution is less than 500, the viscosity of the oligomer is insufficient to show the characteristics as a sufficient liquid electrolyte, and when it exceeds 30,000, the viscosity increases, rather it is not preferable because the ion conductivity is lowered.

또한, 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 상대 음이온은 할로겐음이온, CF3COO-, N(CF3SO3)2 -, B(CN)4 -, PF6 -, NCS-, BF4 -, C(CN)3 - 등을 포함하는 것이 특징이다.Further, the imidazole-based polymer or a counter anion of the oligomer-type ion solution is a halogen anion, CF 3 COO -, N ( CF 3 SO 3) 2 -, B (CN) 4 -, PF 6 -, NCS -, BF 4 -, C (CN) 3 - are characterized, or the like.

또한, 본 발명은 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액은 하기 반응식 1에 도시된 방법에 의해 화학적으로 합성된다.In one embodiment of the present invention, the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution is chemically synthesized by the method shown in Scheme 1 below.

Figure 112009046083059-PAT00004
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구체적으로, 본 발명은 (1) 아미노알킬이미다졸(aminoalkylimidazole)에 디클로로메탄과 1,6-디이소시아네이토헥산(1,6-Diisocyanatohexane)을 반응시켜 말단기에 NCO기를 포함하는 단량체를 수득하는 단계; (2) 상기 (1) 단계에서 수득한 화합물에 클로로포름과 에틸렌옥사이드 화합물을 첨가하여 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜을 수득하는 단계; 및 (3) 상기 (2) 단계에서 수득한 화합물에 아세토니트릴과 알킬요오드를 첨가하여 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the present invention (1) reacting aminochloroimidazole with dichloromethane and 1,6-diisocyanatohexane (1,6-Diisocyanatohexane) to obtain a monomer containing an NCO group in the terminal group Making; (2) adding chloroform and an ethylene oxide compound to the compound obtained in step (1) to obtain diimidazolium polyethylene glycol; And (3) adding acetonitrile and alkyl iodine to the compound obtained in step (2) to obtain diimidazolium iodine polyethylene.

상기 (1) 단계에서 아미노알킬이미다졸은 탄소수 1 내지 20인 아미노알킬이미다졸인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1-(3-aminopropyl)imidazole인 것이 좋고, 상기 (2) 단계의 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜은 디에틸렌글리콜(Diethlyene glycol) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)을 사용하여 최종적으로 얻어지는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 분자량 또는 점도를 조절하는 것이 바람직한데, 이때 PEG의 분자량은 100 내지 1000인 것이 좋다. In the step (1), the aminoalkylimidazole is preferably an aminoalkylimidazole having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1- (3-aminopropyl) imidazole, and the diimi of step (2) Dazolium polyethylene glycol is preferably adjusted to the molecular weight or viscosity of the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution finally obtained by using diethlyene glycol or polyethylene glycol (PEG). It is preferable that the molecular weight of is 100-1000.

또한, 상기 (3) 단계의 이미다졸리움 요오드염은 모노(Mono-) 혹은 디(Di-) 이미다졸리움 요오드염인 것이 바람직하다.In addition, the imidazolium iodine salt of step (3) is preferably a mono (Mono-) or di (Di-) imidazolium iodine salt.

그러나, 본 발명에 따른 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법은 특별히 한정시킬 필요는 없으며, 통상적인 합성방법이라면 어떠한 방법도 무관하다.However, the method for preparing the imidazole polymer or oligomeric ion solution according to the present invention does not need to be particularly limited, and any method may be used as long as it is a conventional synthetic method.

또한, 본 발명의 상기 방법에 의해 제조된 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 염료감응 태양전지용 전해질을 제공한다.In addition, there is provided a dye-sensitized solar cell electrolyte comprising an imidazole-based polymer or oligomeric ion solution prepared by the method of the present invention.

본 발명에 있어서, 상기 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 전해질은 상온에서 점도가 매우 큰 액체이거나 연결자(linker, PEO)의 크기에 따라 고체 상태로 존재하며, 대칭형 구조를 갖기 때문에 염료감응 태양전지의 전해질에 필수적으로 포함되는 요오드 이온을 상대적으로 고농도로 포함할 수 있고, 연결자의 분자량을 조절하거나 전해질 제조시 구성 요소의 성분비 조절하여 이 온전도도를 조절할 수 있는 것이 특징이다.In the present invention, the electrolyte containing the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution is a liquid having a very high viscosity at room temperature or exists in a solid state according to the size of the linker (PEO), and has a symmetrical structure. Because of the relatively high concentration of iodine ions essential to the electrolyte of the dye-sensitized solar cell, it is characterized by the ability to control the ion conductivity by controlling the molecular weight of the connector or by adjusting the component ratio of the components in the preparation of the electrolyte.

또한, 본 발명의 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 전해질은 종래 염료감응 태양전지의 액체 전해질에 첨가하는 첨가제로 사용하거나 액체 전해질의 주요 성분을 대체하는 대체제로 사용할 수 있으므로, 종래의 전해질 성능 및 기능을 향상시킨 대체전해질 제조에도 사용 가능하다. In addition, the electrolyte containing the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution of the present invention can be used as an additive added to the liquid electrolyte of the conventional dye-sensitized solar cell or as a substitute for replacing the main components of the liquid electrolyte. It can also be used in the production of alternative electrolytes with improved performance and function of conventional electrolytes.

본 발명에 따른 전해질을 전해질용 첨가제 또는 대체제로서 사용할 경우에는 종래 액체 전해질에서 사용되는 용매에 용해시켜 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 용매는 아세토니트릴, 에틸렌글리콜, 부탄올, 이소부틸알코올, 이소펜틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸에테르, 디옥산, 테트라히드로퓨란, n-부틸 에테르, 프로필 에테르, 이소프로필 에테르, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 이소부틸케톤, 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸 카보네이트(DEC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤(GBL), N-메틸-2-피롤리돈, 3-메톡시프로피오니트릴(MPN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기용매인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명이 상기 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 유기용매에 대해 본 발명의 전해질은 0.2~0.8M의 농도로 혼합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타난다. When the electrolyte according to the present invention is used as an additive or substitute for electrolyte, it is preferable to dissolve it in a solvent used in a conventional liquid electrolyte. At this time, the solvent is acetonitrile, ethylene glycol, butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, n-butyl ether, propyl ether, isopropyl ether, acetone, methyl ethyl Ketones, methylbutyl ketone, isobutyl ketone, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone (GBL) It is preferably an organic solvent selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, 3-methoxypropionitrile (MPN) and mixtures thereof. However, the present invention is not limited to the kind of the organic solvent. In addition, the electrolyte of the present invention with respect to the organic solvent is preferably mixed in a concentration of 0.2 ~ 0.8M the performance of the electrolyte is preferred.

또한, 본 발명에 따른 이온용액을 전해질용 첨가제/대체제로서 사용할 경우, 염료감응 태양전지의 액체 전해질 제조에 통상적으로 사용되는 기타 첨가제(예를 들면, 4-tert-부틸피리딘(TBP) 등) 혹은 가소제를 더 포함할 수도 있다.In addition, when the ion solution according to the present invention is used as an additive / replacement agent for electrolytes, other additives (for example, 4-tert-butylpyridine (TBP), etc.) which are commonly used for preparing a liquid electrolyte of a dye-sensitized solar cell, or It may further include a plasticizer.

또한, 본 발명의 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 전해질은 상온에서 액체 상태를 유지하는 조건 하에서 염료감응 태양전지의 액체 전해질로 직접 사용할 수 있다. In addition, the electrolyte containing the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution of the present invention can be used directly as a liquid electrolyte of a dye-sensitized solar cell under conditions of maintaining a liquid state at room temperature.

본 발명에 따른 전해질을 염료감응 태양전지의 액체 전해질로 직접 사용할 경우에는 본 발명의 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액에 I2를 녹이거나 요오드 이온을 공급할 수 있는 요오드화물 염을 더 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다. When the electrolyte according to the present invention is directly used as a liquid electrolyte of a dye-sensitized solar cell, an iodide salt capable of dissolving I 2 or supplying iodine ions to the imidazole-based polymer or oligomeric ion solution of the present invention is further added. It is preferable to use.

본 발명에서 상기 요오드화물 염은 특별히 한정되지는 않지만, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨, 요오드화마그네슘, 요오드화구리, 요오드화규소, 요오드화망간, 요오드화바륨, 요오드화몰리브덴, 요오드화칼슘, 요오드화철, 요오드화세슘, 요오드화아연, 요오드화수은, 요오드화암모늄, 요오드화메틸, 요오드화메틸렌, 요오드화에틸, 요오드화에틸렌, 요오드화이소프로필렌, 요오드화이소부틸, 요오드화벤질, 요오드화벤조일, 요오드화알릴 및 요오드화이미다졸리움으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 단, 요오드화물 염은 경우에 따라서는 태양전지 내의 TiO2에 삽입(intercalation)되거나 기타 상호작용에 의해 전체 태양전지의 효율에 영향을 줄 수 있으므로 이러한 현상을 방지하기 위한 추가적인 첨가물과 혼용하여 사용할 수 있으며, 이는 당업자에게 있어 일반적인 것이다. In the present invention, the iodide salt is not particularly limited, but lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, magnesium iodide, copper iodide, silicon iodide, manganese iodide, barium iodide, molybdenum iodide, calcium iodide, iron iodide, iron iodide, Zinc iodide, mercury iodide, ammonium iodide, methyl iodide, methylene iodide, ethyl iodide, ethylene iodide, isopropyl iodide, isobutyl iodide, benzyl iodide, benzoyl iodide, allyl iodide, and imidazole iodide. . However, iodide salts may be used in combination with additional additives to prevent this phenomenon because in some cases they may affect the efficiency of the entire solar cell by intercalation or other interactions with TiO 2 in the solar cell. Which is common to those skilled in the art.

또한, 본 발명은 상기 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 전해질을 채용한 염료감응 태양전지를 제공한다.The present invention also provides a dye-sensitized solar cell employing an electrolyte containing the above-mentioned imidazole-based polymer or oligomeric ion solution.

본 발명에 있어서, 상기 전해질은 종래 액체 전해질에 첨가하는 첨가제나 액체 전해질의 주요 성분을 대체하는 대체제로 사용할 수도 있고, 액체 전해질로서 직접 사용할 수도 있다.In the present invention, the electrolyte may be used as an additive added to a conventional liquid electrolyte or as a substitute for replacing the main components of the liquid electrolyte, or may be used directly as a liquid electrolyte.

본 발명에 따른 전해질을 채용한 염료감응 태양전지는 종래 액체 전해질에서 발생할 수 있는 누액 및 휘발로 인한 문제점을 해결할 수 있고, 전해질의 이온전도도의 조절이 가능하다. Dye-sensitized solar cell employing an electrolyte according to the present invention can solve the problems caused by leakage and volatilization that can occur in the conventional liquid electrolyte, it is possible to control the ion conductivity of the electrolyte.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1. 말단기에 NCO기를 포함하는 단량체 합성Example 1 Monomer Synthesis Containing NCO Group at Terminal

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 10 ㎖의 디클로로메탄(Dichloromethane)에 1-(3-아미노프로필)이미다졸(1-(3-aminopropyl)imidazole; 0.97 ㎖, 7.9 mmol)을 녹인 용액과 8 ㎖ 디클로로메탄에 1,6-디이소시아네이토헥산(1,6-Diisocyanatohexane; 1.31 ㎖, 7.9 mmol)을 녹인 용액을 실온에서 질소 조건 하에서 혼합하여 24시간 동안 반응시켰다. 24시간 후 반응용액을 여과하고, 여과된 고체를 디클로로메탄을 이용하여 세척하였다(수득률: 95% 이상).A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler and dissolved in 10 ml of dichloromethane with 1- (3-aminopropyl) imidazole (0.97 ml, 7.9 mmol). And a solution obtained by dissolving 1,6-diisocyanatohexane (1.6-Diisocyanatohexane; 1.31 ml, 7.9 mmol) in 8 ml of dichloromethane were mixed at room temperature under nitrogen and reacted for 24 hours. After 24 hours, the reaction solution was filtered, and the filtered solid was washed with dichloromethane (yield: 95% or more).

Figure 112009046083059-PAT00005
Figure 112009046083059-PAT00005

실시예Example 2.  2. 디이미다졸리움Diimidazolium 폴리에틸렌글리콜Polyethylene glycol 100( 100 ( DiDi -- imidazoliumimidazolium polyethyleneglycol 100)의 합성 Synthesis of polyethyleneglycol 100)

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 디에틸렌글리콜(Diethyleneglycol; 1.5 g, 15 mmol)을 클로로포름(Chloroform) 30 ㎖에 녹인 다음 상기 실시예 1에서 제조한 단량체(1.7 g, 60 mmol)를 질소 조건 하에서 첨가하여 60℃에서 16시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르(ether) 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상). A 100 mL three-necked flask was equipped with a cooler, diethyleneglycol (1.5 g, 15 mmol) was dissolved in 30 ml of chloroform (Chloroform), and the monomer (1.7 g, 60 mmol) prepared in Example 1 was prepared. It added under nitrogen conditions and made it react at 60 degreeC for 16 hours. Upon completion of the reaction, unreacted material was removed by precipitation in an ether solution (yield: 90% or more).

실시예 3. 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜 200(Di-imidazolium polyethyleneglycol 200)의 합성Example 3 Synthesis of Di-imidazolium polyethyleneglycol 200

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 폴리에틸렌글리콜 200(Polyethyleneglycol; 1.2 g, 6 mmol)을 클로로포름 30 ㎖에 녹인 다음 상기 실시예 1에서 제조한 단량체(3.51 g, 12 mmol)를 질소 조건 하에서 첨가하여 60℃에서 16시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상). A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, and polyethylene glycol 200 (Polyethyleneglycol; 1.2 g, 6 mmol) was dissolved in 30 ml of chloroform, and the monomer (3.51 g, 12 mmol) prepared in Example 1 was dissolved under nitrogen. It was added and reacted at 60 degreeC for 16 hours. After the reaction was completed, precipitated in ether solution to remove unreacted material (yield: 90% or more).

실시예 4. 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜 1000(Di-imidazolium polyethyleneglycol 1000)의 합성Example 4 Synthesis of Di-imidazolium polyethyleneglycol 1000

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 폴리에틸렌글리콜 1000(1.5 g, 1.5 mmol)을 클로로포름 30 ㎖에 녹인 다음 상기 실시예 1에서 제조한 단량체(1.76 g, 6 mmol)를 질소 조건 하에서 첨가하여 60℃에서 16시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상). A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, and polyethylene glycol 1000 (1.5 g, 1.5 mmol) was dissolved in 30 ml of chloroform, and the monomer (1.76 g, 6 mmol) prepared in Example 1 was added under nitrogen conditions. The reaction was carried out at 60 ° C. for 16 hours. After the reaction was completed, precipitated in ether solution to remove unreacted material (yield: 90% or more).

Figure 112009046083059-PAT00006
Figure 112009046083059-PAT00006

실시예 5. 모노 이미다졸리움 요오드염(Mono imidazolium iodide salt, MII) 의 합성Example 5 Synthesis of Mono imidazolium iodide salt (MII)

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 상기 실시예 1의 단량체 1 g을 아세토니트릴(Acetonirile) 20 ㎖에 녹인 후 메틸요오드(Methyl Iodide) 0.35 ㎖를 질소 조건 하에서 첨가하여 40℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르(ether) 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상).A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, and 1 g of the monomer of Example 1 was dissolved in 20 ml of acetonitrile, and 0.35 ml of methyl iodide was added under nitrogen conditions for 12 hours at 40 ° C. Reacted. Upon completion of the reaction, unreacted material was removed by precipitation in an ether solution (yield: 90% or more).

Figure 112009046083059-PAT00007
Figure 112009046083059-PAT00007

실시예Example 6.  6. 디이미다졸리움Diimidazolium 요오드 폴리에틸렌 100( Iodine polyethylene 100 ( DiDi -- imidazoliumimidazolium iodideiodide polyethylene 100)의 합성 Synthesis of polyethylene 100)

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 상기 실시예 2에서 합성한 디-이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜 100 1 g을 아세토니트릴 20 ㎖에 녹인 후 메틸요오드) 0.35 ㎖를 질소 조건 하에서 첨가하여 40℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상).A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, 1 g of di-imidazolium polyethylene glycol synthesized in Example 2 was dissolved in 20 ml of acetonitrile, and 0.35 ml of methyl iodine) was added under nitrogen to 40 ° C. The reaction was carried out for 12 hours. After the reaction was completed, precipitated in ether solution to remove unreacted material (yield: 90% or more).

실시예 7. 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌 200(Di-imidazolium iodide polyethylene 200)의 합성Example 7 Synthesis of Di-imidazolium iodide polyethylene 200

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 상기 실시예 3에서 합성한 디-이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜 200 1 g을 아세토니트릴 20 ㎖에 녹인 후 메틸요오드 0.35 ㎖를 질소 조건 하에서 첨가하여 40℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상).A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, 1 g of di-imidazolium polyethylene glycol 200 synthesized in Example 3 was dissolved in 20 ml of acetonitrile, and 0.35 ml of methyl iodine was added under nitrogen conditions at 40 ° C. The reaction was carried out for 12 hours. After the reaction was completed, precipitated in ether solution to remove unreacted material (yield: 90% or more).

실시예 8. 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌 1000(Di-imidazolium iodide polyethylene 1000)의 합성Example 8 Synthesis of Di-imidazolium iodide polyethylene 1000

100 ㎖의 3구 플라스크에 냉각기를 장착하고, 상기 실시예 4에서 합성한 디-이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜 1000 1 g을 아세토니트릴 20 ㎖에 녹인 후 메틸요오드 0.35 ㎖를 질소 조건 하에서 첨가하여 40℃에서 12시간 반응시켰다. 반응이 완료되면 에테르 용액에 침전시켜 미반응물을 제거하였다(수득률: 90% 이상).A 100 ml three-necked flask was equipped with a cooler, and 1 g of di-imidazolium polyethylene glycol synthesized in Example 4 was dissolved in 20 ml of acetonitrile, and 0.35 ml of methyl iodine was added under nitrogen conditions at 40 ° C. The reaction was carried out for 12 hours. After the reaction was completed, precipitated in ether solution to remove unreacted material (yield: 90% or more).

Figure 112009046083059-PAT00008
Figure 112009046083059-PAT00008

실험예 1. 구조확인 Experimental Example 1. Confirmation of Structure

상기 실시예에서 합성한 화합물들은 1H NMR(Brucker Avance 400M, Brucker, Germany)을 이용하여 구조를 확인하고, 그 결과는 도 1 과 도 2에 나타내었다.Compounds synthesized in the above Example was confirmed the structure using 1 H NMR (Brucker Avance 400M, Brucker, Germany), the results are shown in Figures 1 and 2.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 실시예 1에서 제조한 단량체(NCO-Imidazole)의 경우, 6.9~7.2 ppm 부근에서 이미다졸의 탄소 이중결합의 수소 피크를 확인할 수 있으며, 7.6 ppm 부근에서는 이미다졸 사이에 있는 탄소의 수소 피크를 확인할 수 있었다. 그러나, 실시예 5에서 제조한 MII의 경우에는 6.9~7.2 ppm 및 7.6 ppm의 피크가 요오드화(Iodination)됨으로써 염의 형태로 바뀌기 때문에 요오드에 의한 전하 변화에 의해서 다운필드로 이동한 것을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 1, in the case of the monomer (NCO-Imidazole) prepared in Example 1, the hydrogen peak of the carbon double bond of the imidazole can be confirmed in the vicinity of 6.9 ~ 7.2 ppm, between the imidazole in the vicinity of 7.6 ppm The hydrogen peak of carbon in was found. However, in the case of MII prepared in Example 5, the peaks of 6.9 to 7.2 ppm and 7.6 ppm were changed to salt form by iodination, and thus, it was confirmed that the MII was shifted to the downfield by the charge change by iodine.

도 2에서도 단량체와 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜(DIPEG)은 6.9~7.2 ppm 부근에서 이미다졸의 탄소 이중결합의 수소 피크가 나타나고, 7.6 ppm 부근에서는 이미다졸 사이에 있는 탄소의 수소 피크가 나타났으며, 5.8~5.9 ppm에서는 N-H 피크가 나타났다. 또한, 4.1~4.2 ppm 부근에서는 글리콜의 피크가 나타나고, 3.8 ppm 부근에서 글리콜의 NCO 옆 탄소의 수소 피크가 나타난 것으로 볼 때, 글리콜이 NCO에 결합되었음이 확인되었다.In Figure 2, monomer and diimidazolium polyethylene glycol (DIPEG) showed hydrogen peak of carbon double bond of imidazole at 6.9 ~ 7.2 ppm, and hydrogen peak of carbon between imidazole at 7.6 ppm. , NH peaks at 5.8-5.9 ppm. In addition, when the peak of glycol appeared in the vicinity of 4.1-4.2 ppm, and the hydrogen peak of the carbon next to the NCO of glycol appeared in the vicinity of 3.8 ppm, it was confirmed that glycol was couple | bonded with NCO.

또한, 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG) 역시 6.9~7.2 ppm 및 7.6 ppm의 피크가 요오드화(Iodination)됨으로써 염의 형태로 바뀌기 때문에 양전하(+ charge)/음전하(- charge)에 의해서 다운필드로 이동한 것을 확인할 수 있었다. In addition, diimidazolium iodine polyethylene (DIIPEG) also shifted downfield by positive charge / negative charge because peaks of 6.9 to 7.2 ppm and 7.6 ppm are converted into salt form by iodination. I could confirm that.

실시예 9. 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌을 이용한 전해질(1)의 제조Example 9 Preparation of Electrolyte 1 Using Diimidazolium Iodine Polyethylene

본 발명에 따른 이온용액을 종래 액체 전해질에 첨가하는 전해질용 첨가제로 사용했을 때 전해질로서의 기능을 평가하기 위하여, 실시예 6 내지 8에서 제조한 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG)을 0.1M 과염소산테트라부틸암모늄(Tetrabutylammonium Perchlorate, TBAP)을 포함하는 3-메톡시프로피오니트릴(3-methoxypyropionitrile, MPN)에 용해하여 각각의 2 mM 전해질을 제조하였다.In order to evaluate the function as an electrolyte when the ionic solution according to the present invention is used as an additive for an electrolyte which is added to a conventional liquid electrolyte, diimidazolium iodine polyethylene (DIIPEG) prepared in Examples 6 to 8 was dissolved in 0.1 M tetrachloric acid tetrachlorate. Each 2 mM electrolyte was prepared by dissolving in 3-methoxypyropionitrile (MPN) containing butylammonium (Tetrabutylammonium Perchlorate, TBAP).

모든 태양전지(DSSC) 성능 측정을 위해서는 상용 액체 전해질 EL141(Dyesol) 및 이온성 액체 베이스 전해질 PMII(Solaronix SA)를 비교예로서 사용하였다.For all solar cell (DSSC) performance measurements, commercial liquid electrolyte EL141 (Dyesol) and ionic liquid base electrolyte PMII (Solaronix SA) were used as comparative examples.

DSSC의 액체형 전해질은 PMII와 본 발명의 올리고머형 이온용액 전해질을 첨가제로서 요오드와 4-tert-부틸피린딘(4-tert-butylpyrindine, TBP)을 3-메톡시프로피오니트릴(MPN)에 용해시켜 제조하였으며, 이때 요오드화물(iodide), 요오드(idoine) 및 TBP는 각각 0.5 M, 0.05 M 및 0.5 M의 농도로 첨가하였다. The liquid electrolyte of DSSC is obtained by dissolving iodine and 4-tert-butylpyrindine (TBP) in 3-methoxypropionitrile (MPN) as an additive using PMII and the oligomeric ionic solution electrolyte of the present invention. At this time, iodide, iodine and TBP were added at concentrations of 0.5 M, 0.05 M and 0.5 M, respectively.

실시예 10. 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌을 이용한 전해질(2)의 제조Example 10 Preparation of Electrolyte 2 Using Diimidazolium Iodine Polyethylene

본 발명에 따른 이온용액을 액체 전해질의 주요 성분을 대체하는 전해질용 대체제로 사용했을 때 전해질로서의 기능을 평가하기 위하여, DSSC의 액체형 전해질은 실시예 6 내지 8에서 제조한 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG)을 첨가제로서 요오드와 4-tert-부틸피린딘(4-tert-butylpyrindine, TBP)을 3-메톡시프로피오니트릴(MPN)에 용해시켜 제조하였으며, 이때 DIIPEG, 요오드(idoine) 및 TBP는 각각 0.25 M, 0.05 M 및 0.5 M의 농도로 첨가하였다. In order to evaluate the function as an electrolyte when the ionic solution according to the present invention is used as a substitute for an electrolyte that replaces the main components of the liquid electrolyte, the liquid electrolyte of DSSC is a diimidazolium iodine polyethylene prepared in Examples 6 to 8 ( DIIPEG) was prepared by dissolving iodine and 4-tert-butylpyrindine (TBP) in 3-methoxypropionitrile (MPN) as an additive, wherein DIIPEG, iodine and TBP It was added at concentrations of 0.25 M, 0.05 M and 0.5 M, respectively.

모든 태양전지(DSSC) 성능 측정을 위해서는 감마-부티로락톤(gamma butyrolacton, GBL) 내에 유기 및 무기 요오드염(iodide salts)과 요오드로 구성된 상용 액체 전해질 EL141(Dyesol)을 비교예로서 사용하였다.For all solar cell (DSSC) performance measurements, a commercial liquid electrolyte EL141 (Dyesol) consisting of organic and inorganic iodine salts and iodine in gamma-butyrolacton (GBL) was used as a comparative example.

또한, 본 발명의 올리고머형 이온용액의 전기화학적 평가를 위해, 0.1M 과염소산테트라부틸암모늄(Tetrabutylammonium Perchlorate, TBAP)을 포함하는 3-메톡시프로피오니트릴(3-methoxypyropionitrile, MPN)에 용해시켜 2 mM 액체형 전해질을 제조하였다. In addition, for the electrochemical evaluation of the oligomeric ion solution of the present invention, dissolved in 3-methoxypyropionitrile (MPN) containing 0.1M Tetrabutylammonium Perchlorate (TBAP) 2 mM A liquid electrolyte was prepared.

실험예 2. 전기화학적 특성 분석Experimental Example 2 Analysis of Electrochemical Properties

상기 실시예 9와 10에서 제조한 본 발명의 전해질과 비교예인 상용 액체 전해질을 전기화학적 순환전류법(Cyclic voltammetry)을 통해 전기화학적인 반응을 측정하였다.The electrochemical reaction of the electrolyte prepared in Examples 9 and 10 and the commercial liquid electrolyte as a comparative example were measured by electrochemical cyclic voltammetry.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상용 액체 전해질과 본 발명에 따른 전해질 모두 비슷하게 특징적인 요오드화물과 삼요오드화물의 전기화학적인 반응을 보여줌을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Figure 4, it was confirmed that both the commercial liquid electrolyte and the electrolyte according to the present invention showed the electrochemical reaction of the characteristic iodide and triiodide similarly.

실험예 3. 전해질로서의 기능성 평가Experimental Example 3. Evaluation of Functionality as an Electrolyte

상기 실시예 9와 10에서 제조한 본 발명에 따른 액체형 전해질과 상용 액체형 전해질(비교예)의 개방전압(open circuit voltage, VOC) 및 단락전류(short circuit current, ISC)를 측정하고, 광전류-전압의 상관관계 곡선(IV curve)을 도 5에 나타내었다.Measuring the OCV (open circuit voltage, V OC) and short circuit current (short circuit current, I SC) of Example 9 and (for comparison) a liquid form electrolyte and a commercial liquid form electrolyte according to the present invention prepared in 10, and the photocurrent The IV curve of the voltage is shown in FIG. 5.

그 결과, 본 발명에 따른 액체형 전해질은 상용 액체형 전해질(Solaronix사의 PMII)과 비교할 때, 동일 조건에서 각각 VOC = 0.65 V, ISC = 0.076 ㎃(FF = 60.97) 및 VOC = 0.73 V, ISC = 0.079 ㎃(FF = 67.5)인 것으로 나타나, 충분히 염료감응 태양전지의 종래 액체 전해질을 대체할 수 있음을 확인하였다.As a result, the liquid electrolyte according to the present invention is V OC = 0.65 V, I SC = 0.076 ㎃ (FF = 60.97) and V OC = 0.73 V, I, respectively, under the same conditions when compared with a commercial liquid electrolyte (PMII manufactured by Solaronix). It was shown that SC = 0.079 kPa (FF = 67.5), and it was confirmed that it could sufficiently replace the conventional liquid electrolyte of the dye-sensitized solar cell.

실험예 4. 이온전도도의 측정Experimental Example 4 Measurement of Ion Conductivity

상기 실시예 9와 10에서 제조한 본 발명에 따른 액체형 전해질과 상용 액체형 전해질(비교예)의 이온전도도를 전기화학적 임피던스법을 이용하여 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.The ionic conductivity of the liquid electrolyte and the commercial liquid electrolyte (comparative example) according to the present invention prepared in Examples 9 and 10 were measured using an electrochemical impedance method, and the results are shown in FIG. 6.

도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 액체형 전해질(DIIPEG100 및 DIIPEG200)은 상용 액체형 전해질(Solaronix사의 PMII)과 거의 유사한 이온전도도를 나타냄을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 6, the liquid electrolytes according to the present invention (DIIPEG100 and DIIPEG200) showed almost similar ionic conductivity as commercial liquid electrolytes (PMII manufactured by Solaronix).

실험예 5. 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌을 이용한 전해질(3) 기능 평가Experimental Example 5. Evaluation of Electrolyte (3) Function Using Diimidazolium Iodine Polyethylene

본 발명에 따른 이온용액을 직접 전해질로 사용(liquid-free type)했을 때 의 전해질로서의 기능을 평가하기 위해, 상기 실시예 6 내지 8에서 제조한 각각의 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG)에 I2를 직접 용해시킨 후 개방전압(VOC) 및 단락전류(ISC)를 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.In order to evaluate the function as an electrolyte when the ionic liquid according to the present invention was directly used as a liquid-free type, I was added to each of the imidazolium iodine polyethylenes (DIIPEG) prepared in Examples 6 to 8. After dissolving 2 directly, the open circuit voltage (V OC ) and the short circuit current (I SC ) were measured, and the results are shown in FIG. 7.

도 7에서 나타난 바와 같이, DIIPEG100, 및 DIIPEG200을 직접 전해질로 사용했을 때 전해질로서의 성능은 비교예와 비교하여 상대적으로 부족하지만, 액체 전해질의 기능을 하고 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 7, when the DIIPEG100 and the DIIPEG200 are directly used as electrolytes, the performance as the electrolytes is relatively insufficient compared to the comparative example, but it can be seen that it functions as a liquid electrolyte.

반면, DIIPEG1000의 경우에는 기능저하가 현저하여 거의 전해질로서의 기능을 기대하기는 어려운 것으로 확인되었다. 이는 실험이 상온에서 진행되었기 때문에 고형화되어 태양전지 내의 계면에서의 접촉문제 때문인 것으로 판단되며, 실제로 온도를 80℃ 이상으로 올리면 전해질로서의 성능은 현저하게 개선될 수 있다.On the other hand, in the case of DIIPEG1000, the functional deterioration was remarkable, and it was confirmed that it was almost impossible to expect a function as an electrolyte. Since the experiment was conducted at room temperature, it is believed to be due to solidification and contact problems at the interface in the solar cell. Actually, when the temperature is raised to 80 ° C. or higher, the performance as an electrolyte may be remarkably improved.

상기와 같은 결과는 점도가 높은 종래 이온용액계의 전해질에서 공통적으로 보이는 특성으로, 상온에서 고형화된 물질들인 경우는 고온에서 액화가 진행되어 계면접촉특성이 현저하게 개선되는 것을 자명한 사실이다. 더욱이, 고형화 된 경우에도 극소량의 액체 전해질을 첨가하면 계면에서의 접촉특성 및 전체적인 이온전도도 특성이 크게 개선되어 전해질로서의 성능이 크게 향상되는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전해질은 직접 액체 전해질로 사용 가능성을 충분히 확인할 수 있었다. The above results are characteristics commonly seen in the electrolyte of the conventional ionic solution system having a high viscosity. In the case of materials solidified at room temperature, it is apparent that the liquefaction proceeds at a high temperature and the interface contact property is remarkably improved. Furthermore, even in the case of solidification, it is well known that addition of a very small amount of liquid electrolyte greatly improves contact characteristics and overall ionic conductivity at an interface, thereby greatly improving performance as an electrolyte. Therefore, the electrolyte according to the present invention was able to sufficiently confirm the possibility of using directly as a liquid electrolyte.

결론적으로 본 발명에 따른 전해질은 종래 염료감응 태양전지용 액체 전해질에 첨가하거나 액체 전해질의 주요 성분을 대체하여 사용할 수도 있고, 또한 직접 액체 전해질로도 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 더 나아가 본 발명에 따른 전해질을 이용한 대체 전해질의 개발이 가능함을 시사한다. In conclusion, the electrolyte according to the present invention can be added to the liquid electrolyte for conventional dye-sensitized solar cells or used as a substitute for the main components of the liquid electrolyte, and can also be used directly as a liquid electrolyte. This suggests that it is possible to develop alternative electrolytes.

이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above, specific portions of the contents of the present invention have been described in detail, and for those skilled in the art, these specific techniques are merely preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Will be obvious. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 본 발명에 따른 말단기에 NCO기를 포함하는 단량체(NCO-Imidazole) 및 모노 이미다졸리움 요오드염(MII)의 구조를 확인한 1H NMR 스펙트럼이다. 1 is a 1 H NMR spectrum confirming the structure of the monomer (NCO-Imidazole) and mono imidazolium iodine salt (MII) containing an NCO group in the terminal group according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 말단기에 NCO기를 포함하는 단량체(NCO-Imidazole), 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜(DIPEG) 및 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG)의 구조를 확인한 1H NMR 스펙트럼이다. 2 is a 1 H NMR spectrum confirming the structure of the monomer (NCO-Imidazole), diimidazolium polyethylene glycol (DIPEG) and diimidazolium iodine polyethylene (DIIPEG) containing an NCO group in the terminal group according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌(DIIPEG)의 열적안정성을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 측정한 그래프이다.Figure 3 is a graph measuring the thermal stability of diimidazolium iodine polyethylene (DIIPEG) according to the present invention using a thermogravimetric analysis (TGA).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전해질과 종래 액체 전해질(PMII)의 전기화학적 특성을 비교한 그래프이다. Figure 4 is a graph comparing the electrochemical characteristics of the electrolyte and the conventional liquid electrolyte (PMII) according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전해질과 종래 액체 전해질(PMII)의 광전류-광전압의 상관관계 곡선(IV curve) 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing a correlation curve (IV curve) between photocurrent-photovoltage of an electrolyte and a conventional liquid electrolyte (PMII) according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전해질과 종래 액체 전해질(Dyesol EL141 및 PMII)의 이온전도도 변화를 측정한 그래프이다. 6 is a graph illustrating changes in ion conductivity of an electrolyte and conventional liquid electrolytes (Dyesol EL141 and PMII) according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전해질의 광전류-광전압의 상관관계 곡선(IV curve) 그래프이다. 7 is a graph showing a correlation curve (IV curve) of photocurrent-photovoltage of an electrolyte according to another exemplary embodiment of the present invention.

Claims (20)

하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.An imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution represented by the following formula (1). [화학식 1][Formula 1]
Figure 112009046083059-PAT00009
Figure 112009046083059-PAT00009
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온용액은 요오드 이온(I-)과, 1 내지 25개의 에틸렌옥사이드 단위체(상기 화학식 1에서 *로 표시됨), 및 상기 에틸렌옥사이드 단위체와 이를 연결하는 우레탄과 우레아 구조를 포함하면서 말단에 이미다졸리움 구조를 하고 있는 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The ionic solution includes iodine ions (I ), 1 to 25 ethylene oxide units (denoted by * in Formula 1), and the ethylene oxide units and urethane and urea structures connecting them to imidazolium at the end. An imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that the structure. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 이온용액의 에틸렌옥사이드 단위체는 산소원자 1 내지 25개, 탄소원자 2 내지 50개 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액. Ethylene oxide unit of the ionic solution is an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that it comprises 1 to 25 oxygen atoms, 2 to 50 carbon atoms. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 이온용액의 우레탄과 우레아 사이의 지방족 사슬은 탄소수 1 내지 15개를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The aliphatic chain between the urethane and urea of the ionic solution is an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that it contains 1 to 15 carbon atoms. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 이온용액의 상기 우레탄과 우레아 사이의 지방족 사슬은 헤테로 원자인 산소, 질소, 황을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The aliphatic chain between the urethane and urea of the ionic solution is an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that it further comprises a hetero atom oxygen, nitrogen, sulfur. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온용액은 중량 평균분자량이 500 내지 30,000인 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The ion solution is an imidazole-based polymer or oligomeric ion solution, characterized in that the weight average molecular weight of 500 to 30,000. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온용액은 대칭형 구조를 갖는 선형 공중합체인 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The ionic solution is an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that the linear copolymer having a symmetrical structure. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온용액은 상대 음이온으로 할로겐음이온, CF3COO-, N(CF3SO3)2 -, B(CN)4 -, PF6 -, NCS-, BF4 -, 또는 C(CN)3 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액.The ion solution may be a counter anion, halogen anion, CF 3 COO , N (CF 3 SO 3 ) 2 , B (CN) 4 , PF 6 , NCS , BF 4 , or C (CN) 3 Imidazole-based polymer or oligomeric ion solution, characterized in that it comprises a. (1) 아미노알킬이미다졸(aminoalkylimidazole)에 디클로로메탄과 1,6-디이소시아네이토헥산(1,6-Diisocyanatohexane)을 반응시켜 말단기에 NCO기를 포함하는 단량체를 수득하는 단계; (1) reacting an aminoalkylimidazole with dichloromethane and 1,6-diisocyanatohexane to obtain a monomer containing an NCO group at the terminal; (2) 상기 (1) 단계에서 수득한 화합물에 클로로포름과 에틸렌옥사이드 화합물을 첨가하여 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜을 수득하는 단계; 및 (2) adding chloroform and an ethylene oxide compound to the compound obtained in step (1) to obtain diimidazolium polyethylene glycol; And (3) 상기 (2) 단계에서 수득한 화합물에 아세토니트릴과 알킬요오드를 첨가하여 디이미다졸리움 요오드 폴리에틸렌을 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법.(3) adding acetonitrile and alkyl iodine to the compound obtained in step (2) to obtain diimidazolium iodine polyethylene; the imidazole-based polymer type or oligomer type of claim 1 Method for preparing an ion solution. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (1) 단계에서 아미노알킬이미다졸은 탄소수 1 내지 20인 아미노알킬이미다졸인 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법.In the step (1), the aminoalkylimidazole is a method for producing an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that the aminoalkylimidazole having 1 to 20 carbon atoms. 제 9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 (2) 단계의 디이미다졸리움 폴리에틸렌글리콜은 디에틸렌글리콜(Diethlyene glycol) 또는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)을 사용하여 최종적으로 얻어지는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 분자량 또는 점도를 조절하는 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법.Diimidazolium polyethylene glycol of step (2) is the molecular weight or viscosity of the imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution finally obtained using diethylene glycol (Diethlyene glycol) or polyethylene glycol (PEG) Method for producing an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that the control. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (3) 단계의 이미다졸리움 요오드염은 모노(Mono-) 혹은 디(Di-) 이미다졸리움 요오드염인 것을 특징으로 하는 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액의 제조방법.Method for producing an imidazole-based polymer or oligomeric ionic solution, characterized in that the imidazolium iodine salt of step (3) is a mono (Mono-) or di (Di-) imidazolium iodine salt. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 이미다졸계 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 염료감응 태양전지용 전해질.An electrolyte for dye-sensitized solar cells comprising the imidazole polymer-type or oligomer-type ion solution of any one of claims 1 to 8. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 전해질은 염료감응 태양전지의 액체 전해질에 첨가하는 첨가제로 사용하거나 액체 전해질의 주요 성분을 대체하는 대체제로 사용하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질. The electrolyte is a dye-sensitized solar cell electrolyte, characterized in that used as an additive to add to the liquid electrolyte of the dye-sensitized solar cell or as a substitute for replacing the main components of the liquid electrolyte. 제 14항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 전해질은 아세토니트릴, 에틸렌글리콜, 부탄올, 이소부틸알코올, 이소펜틸알코올, 이소프로필알코올, 에틸에테르, 디옥산, 테트라히드로퓨란, n-부틸 에테르, 프로필 에테르, 이소프로필 에테르, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 이소부틸케톤, 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸 카보네이트(DEC), 프로필렌 카보네이트(PC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤(GBL), N-메틸-2-피롤리돈, 3-메톡시프로피오니트릴(MPN) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질. The electrolyte is acetonitrile, ethylene glycol, butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, isopropyl alcohol, ethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, n-butyl ether, propyl ether, isopropyl ether, acetone, methyl ethyl ketone , Methylbutyl ketone, isobutyl ketone, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone (GBL), An electrolyte for dye-sensitized solar cells, further comprising an organic solvent selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone, 3-methoxypropionitrile (MPN) and mixtures thereof. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 전해질은 유기 용매에 대해 0.2~0.8M의 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질. The electrolyte is a dye-sensitized solar cell electrolyte, characterized in that mixed in a concentration of 0.2 ~ 0.8M with respect to the organic solvent. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 전해질은 직접 염료감응 태양전지의 액체 전해질로 사용하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질.The electrolyte is a dye-sensitized solar cell electrolyte, characterized in that used directly as a liquid electrolyte of the dye-sensitized solar cell. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 전해질은 I2 또는 요오드 이온을 공급할 수 있는 요오드화물 염을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질. The electrolyte is a dye-sensitized solar cell electrolyte, characterized in that it further adds an iodide salt capable of supplying I 2 or iodine ions. 제 18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 요오드화물 염은 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨, 요오드화마그네슘, 요오드화구리, 요오드화규소, 요오드화망간, 요오드화바륨, 요오드화 몰리브덴, 요오드화칼슘, 요오드화철, 요오드화세슘, 요오드화아연, 요오드화수은, 요오드화암모늄, 요오드화메틸, 요오드화메틸렌, 요오드화에틸, 요오드화에틸렌, 요오드화이소프로필렌, 요오드화이소부틸, 요오드화벤질, 요오드화벤조일, 요오드화알릴 및 요오드화이미다졸리움으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지용 전해질. The iodide salts include lithium iodide, sodium iodide, potassium iodide, magnesium iodide, copper iodide, silicon iodide, manganese iodide, barium iodide, molybdenum iodide, calcium iodide, iron iodide, ammonium iodide, silver iodide, silver iodide, silver iodide, silver iodide An electrolyte for dye-sensitized solar cells, which is selected from the group consisting of methyl iodide, methylene iodide, ethyl iodide, ethylene iodide, isopropyl iodide, isobutyl iodide, benzyl iodide, benzoyl iodide, allyl iodide, and imidazolium iodide. 제 13항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 이미다졸계의 고분자형 또는 올리고머형 이온용액을 포함하는 전해질을 채용한 염료감응 태양전지.A dye-sensitized solar cell employing an electrolyte containing the imidazole-based polymer or oligomer ion solution according to any one of claims 13 to 19.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101352904B1 (en) * 2012-01-18 2014-01-23 강릉원주대학교산학협력단 Electrolyte composition for dye­sensitized solar cell having the same
KR101378722B1 (en) * 2011-12-13 2014-03-31 한국교통대학교산학협력단 Novel urea-containing imidazolium iodide compound, preparation method thereof and electrolyte for dye-sensitived solar cell
KR101396294B1 (en) * 2012-10-10 2014-05-21 (주)씨에스엘쏠라 Quasi-solid state electrolyte for dye-sensitized solarcell compring cyclosiloxane tetraimidazolium tetraiodides, preparation method thereof and dye-sensitized solarcell compring the quasi-solid state electrolyte
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KR20210119019A (en) * 2020-03-24 2021-10-05 연세대학교 산학협력단 Additive for solid electrolytes, composition for solid electrolyte comprising the same and manufacturing method for solid electrolyte using the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378722B1 (en) * 2011-12-13 2014-03-31 한국교통대학교산학협력단 Novel urea-containing imidazolium iodide compound, preparation method thereof and electrolyte for dye-sensitived solar cell
KR101352904B1 (en) * 2012-01-18 2014-01-23 강릉원주대학교산학협력단 Electrolyte composition for dye­sensitized solar cell having the same
KR101396294B1 (en) * 2012-10-10 2014-05-21 (주)씨에스엘쏠라 Quasi-solid state electrolyte for dye-sensitized solarcell compring cyclosiloxane tetraimidazolium tetraiodides, preparation method thereof and dye-sensitized solarcell compring the quasi-solid state electrolyte
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KR20210119019A (en) * 2020-03-24 2021-10-05 연세대학교 산학협력단 Additive for solid electrolytes, composition for solid electrolyte comprising the same and manufacturing method for solid electrolyte using the same

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