TWI551672B - 電解質組成物以及包含其之染料敏化太陽能電池 - Google Patents

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Description

電解質組成物以及包含其之染料敏化太陽能電池
本發明提供一種電解質組成物，尤指一種用於染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell)之膠態電解質組成物，以及包含其之染料敏化太陽能電池。
為了解決全球性的能源危機，光電太陽能電池被視為重要的解決方法之一，其不僅能將太陽能直接轉換成電能，對於環境不易造成汙染。而在光電太陽能電池中，又因染料敏化太陽能電池之製備成本低、可大面積製造、具可撓性、可透光性等等優點，成為最具前景性之太陽能電池。
一般而言，染料敏化太陽能電池之結構包括一陰極、一陽極、以及一電解液，其中，電解液對於太陽能電池的光電轉換效率有關鍵性的影響。目前光電轉換效率較高的電解液為液態電解液，然而，其具有容易揮發，洩漏，以及不易封裝等等缺點，為了解決上述之問題，科學家們提出了取多解決方案。
例如，何國川等人於European Polymer Journal 44(2008)608-614文獻中提出了添加低Tg的高分子以製備膠態電解質，可提升太陽能電池之離子導電度。然而，此文獻所揭示之電解液配方係使用乙腈(acetonitrile)作為溶劑，其毒 性高，為列管毒化物，因此，此種膠態電解質難以量產，且容易造成環境的破壞。
再者，李玉郎等人之台灣專利I448504中，係揭露了一種膠態電解質，其電解液配方係使用碘化鋰作為碘化物；1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide，DMPII)作為離子液體；聚丙烯腈共醋酸乙烯(Poly(AN-co-VA))作為膠化劑；以及4-叔丁基吡啶(4-tert-butylpyridine，4-TBP)作為添加劑，其所製備之膠態電解質於室溫下的流動性不佳，需加熱使得該膠態電解質具有適當的流動性，有不易封裝的問題。
由於染料敏化太陽能電池中所包含之電解質其光電轉換效率有關鍵性的影響，因此，目前急需一種能有效提高染料敏化太陽能電池效率的電解質，且具有不易揮發、不易洩漏等優點，具有良好的流動特性，可於室溫下操作，以提升染料敏化太陽能電池的穩定性，優異的加工性，以及改善其發電效率。
本發明之目的係在於提供一種新穎的電解質組成物，尤指一種膠態的電解質組成物，包括：(A)5至40重量百分比之聚乙烯乙酯(Polyvinyl acetate，PVA)；(B)2至15重量百分比之苯并咪唑衍生物(Benzimidazole derivatives)；(C)0.5至10重量百分比之碘化物；(D)0.5至5重量百分比之碘；(E)2至25重量百分比之離子液體；以及(F)餘量之3-甲氧基丙腈。其中，該并咪唑衍生物係如式(I)所示：
其中，R係氫或C1-6直鏈或支鏈之烷基。
於本發明之一較佳實施態樣中，該電解質組成物較佳可包括：(A)10至30重量百分比之聚乙烯乙酯(Polyvinyl acetate，PVA)；(B)2至8重量百分比之苯并咪唑衍生物(Benzimidazole derivatives)；(C)0.5至5重量百分比之碘化物；(D)0.5至3重量百分比之碘；(E)5至15重量百分比之離子液體；以及(F)餘量重量百分比之3-甲氧基丙腈(3-Methoxypropionitrile，3-MPN)。
於本發明之一較佳實施態樣中，該聚乙烯乙酯之平均分子量可為10,000至600,000，而其中，以15,000至500,000為較佳。於本發明中，該聚乙烯乙酯係作為膠化劑，使得液態電解液成為膠態電解質，且本發明中，以聚乙烯乙酯作為膠化劑之膠態電解質於室溫下即為膠態，故於製備染料敏化太陽能電池時可於室溫下進行灌注程序或網印，操作較為簡易，有利於整體製程的連續化和自動化。
於本發明之另一較佳實施態樣中，式(I)所示之該苯并咪唑衍生物中，R可為氫、甲烷基、乙烷基、丙烷基、丁烷基、叔丁烷基、或正己烷基。其中，該苯并咪唑衍生物又較佳為苯并咪唑(benzimidazole)、1-甲基苯并咪唑(1-Methylbenzimidazole，NMBI)、N-丁基苯并咪唑(N-Butylbenzimidazole，NBB)、或N-己基苯并咪唑(N-Hexylbenzimidazole，NHB)。於本發明中，苯并咪唑衍生物 係作為添加劑，可防止暗電流及提升開路電壓(Voc)，藉此提升染料敏化太陽能電池的穩定性。
再者，於本發明之一較佳實施態樣中，該碘化物較佳可為一金屬碘化物、一有機胺碘酸鹽、或其混合物。其中，該金屬碘化物較佳可選自由碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鎂、及其混合物所組成之群組，又以碘化鋰、碘化鎂、或其混合物為更佳。而該有機胺碘酸鹽較佳可選自由三乙胺碘酸鹽(Triethylamine hydroiodide，THI)、三丙胺碘酸鹽(Tripropylamine hydroiodide)、三丁胺碘酸鹽(Tributylamine hydroiodide)、三戊胺碘酸鹽(Tripentylamine hydroiodide)、三己胺碘酸鹽(Trihexylamine hydroiodide)、及其混合物所組成之群組；又以三乙胺碘酸鹽、三丙胺碘酸鹽、三丁胺碘酸鹽、或其混合物為更佳；其中，最佳為三乙胺碘酸鹽。
另外，本發明中所使用之該離子液體較佳係含有碘離子之離子液體，例如可為至少一選自由1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-propylimidazolium iodide，PMII)、1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide，DMPII)、1,3-二甲基碘化咪唑嗡(1,3-dimethylimidazolium iodide)、1-甲基-3-乙基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-ethylimidazolium iodide)、1-甲基-3-丁基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-butylimidazolium iodide)、1-甲基-3-戊基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-pentyl-imidazolium iodide)、1-甲基-3-己基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-hexylimidazolium iodide)、1-甲基-3-庚基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-heptylimidazolium iodide)、1-甲基-3-辛基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-octylimidazolium iodide)、1,3-二乙基碘化咪唑嗡(1,3-Diethylimidazolium iodide)、1-乙基-3-丙基碘化咪唑嗡 (1-Ethyl-3-propylimidazolium iodide)、1-乙基-3-丁基碘化咪唑嗡(1-Ethyl-3-butylimidazolium iodide)、1,3-二丙基碘化咪唑嗡(1,3-Propylimidazolium iodide)、1-丙基-3-丁基碘化咪唑嗡(1-Propyl-3-butylimidazolium iodide)、或其混合物所組成之群組。其中，又以1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-乙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-丁基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-戊基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-己基碘化咪唑嗡、1,3-二乙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丁基碘化咪唑嗡、1,3-二丙基碘化咪唑嗡、1-丙基-3-丁基碘化咪唑嗡、或其混合物為較佳；又以，1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-乙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-丁基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-戊基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-己基碘化咪唑嗡、1,3-二乙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丁基碘化咪唑嗡、或其混合物為更佳；其中，最佳為，1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-乙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-丁基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-戊基碘化咪唑嗡、1,3-二乙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丙基碘化咪唑嗡、或其混合物。
於本發明之又一實施態樣中，該電解質組成物可更包括0.3至5重量百分比之硫氰酸胍作為添加劑，其中又以包括0.3至3重量百分比之硫氰酸胍為較佳。
本發明之另一目的係在於提供一種染料敏化太陽能電池，該染料敏化太陽能電池係包括上述之電解質組成物。本發明之染料敏化太陽能電池係至少包括：一光電陽極(photoanode)；一陰極(cathode)，相對於該光電陽極；以及一電解質層(electrolyte layer)，介於該光電陽及以及該陰極之間，其中，該電解質層較佳係包括上述之電解質組成物。
於本發明之一較佳實施態樣中，該光電陽極包括有：透明基板、透明導電膜、多孔性半導體膜、以及染料化合物等。
其中，該光電陽極之透明基板之材質並無特別限制，只要是本領域中常用之透明基材均可使用。較佳地，透明基板之材質為對於由染料敏化太陽能電池外部侵入之水分或氣體具有良好的遮斷性、耐溶劑性、耐候性等之透明基材。透明基板之具體列舉，包括有：石英、玻璃等透明無機基板；聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚醯亞胺(PI)等透明塑膠基板。此外，透明基板之厚度並無特別限制，可依照透光率、染料敏化太陽能電池特性要求而自由選擇。其中，透明基板之材質較佳為玻璃。
此外，該光電陽極之透明導電膜的材料可為本領域中習知之透明導電膜，如氧化銦錫(ITO)、氟摻雜的氧化錫(FTO)、氧化鋅-三氧化二鎵(ZnO-Ga2O3)、氧化鋅-三氧化二鋁(ZnO-Al2O3)、或以錫為基礎的氧化物材料皆可使用。在一具體實例中，該透明導電膜是使用氟摻雜的氧化錫
再者，該光電陽極之多孔性半導體膜可用半導體微粒所製成。適當的半導體微粒可包括：矽、二氧化鈦、二氧化錫、氧化鋅、三氧化鎢、五氧化二鈮、三氧化鈦鍶、及其組合；較佳的，半導體微粒是二氧化鈦。半導體微粒的平均粒徑為5至500奈米，較佳的為10至50奈米。多孔性半導體膜的厚度為5~25微米。該多孔性半導體膜之製備方法可例如：先將半導體微粒配製成糊狀物，再將其塗佈到透明導電基板上，塗佈方法可用刮墨刀、網印、旋轉塗佈、噴灑等或一般濕式塗佈。此外，為了得到適當的膜厚，可以塗佈一次或多次。半導體膜層可以為單層或多層，多層是指各層使用不同粒徑的半導體微粒。例如，可先塗佈粒徑為5至50奈米的半導體微粒，其塗佈厚度為5至20微米，然 後再塗佈粒徑為200至400奈米的半導體微粒，其塗佈厚度為3至5微米。然後在50至100℃乾燥後，再於400至500℃燒結30分鐘，可製得一多層半導體膜層。
另外，該光電陽極之染料化合物可為本領域中習知之染料化合物(例如、N719)，可溶於適當的溶劑配製成染料溶液。適當的溶劑包括有乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮或其混合物，但是，並非限定於這些。在此，將塗佈有半導體膜的透明基板浸泡到染料溶液中，讓其充分吸收染料溶液中的染料，並於染料吸收完成後取出乾燥，可製得一染料敏化太陽能電池之光電陽極。
作為染料敏化太陽能電池之陰極材料並無特別限制，可為本領域中習知具有傳導性之任何材料。或者，陰極材料也可以是一絶緣材料，只要有傳導層形成於朝向光電陽極的表面上。電化學穏定的物質就可作為陰極，且適用於陰極材料的非限制實例包括：鉑、金、碳、及其相似物。
再者，本發明之染料敏化太陽能電池之電解質層係包括上述之電解質組成物。
圖1係本發明測試例2之測試結果示意圖。
圖2係本發明測試例2之測試結果歸一化示意圖
圖3係本發明測試例3之測試結果歸一化示意圖。
圖4係本發明測試例4之測試結果示意圖。
製備例1-染料敏化太陽能電池之製備方法
首先，將包括粒徑為20~30奈米之二氧化鈦微粒的糊狀物，藉由一次或數次的網印塗佈在覆蓋有氟摻雜的氧化錫(FTO)基板上，而後於450℃進行燒結30分鐘，以製備含有多孔二氧化鈦膜之基板。
接著，將染料化合物(N719)溶於乙腈(Acetonitrile)及三級-丁醇(t-Butanol)的混合液(v/v=1/1)中，配成染料溶液。接著，將上述含有多孔二氧化鈦膜之基板浸泡在該染料溶液中約20小時，讓染料充分吸附於二氧化鈦膜後，取出後乾燥即可得到一光電陽極。
另外，於覆蓋有氟摻雜的氧化錫基板上，鑽出一直徑為1毫米之圓孔，以備後續注入電解質組成物。再將白金漿料網印塗佈在覆蓋有氟摻雜的氧化錫玻璃板上，然後加熱到400℃處理15分鐘即可得到一陰極(cathode)。
接著，將厚度60微米的熱塑性聚合物膜配置在光電陽極和陰極之間，在120至140℃下施加壓力於此二電極，以黏合此兩電極。
將下述之實施例以及比較例中所製備之電解質組成物，經由注入口注入，再用熱塑性聚合物膜將注入口密封，即可完成下述實施例及比較例之染料敏化太陽能電池。
實施例1
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係將20wt%之聚乙烯乙酯(PVA)(M.W.=140000g/mol)添加至3-甲氧基丙腈(3-MPN)溶劑系統之液態電解液中，本實施例之液態電解液之組成係如表1所示，該液態電解液係包括0.05M之碘(I2)、0.05M之碘化鎂(MgI2)、0.5M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(PMII)、0.57M 之苯并咪唑(Benzimidazole)、以及0.05M之硫氰酸胍(GuNCS)。接著，加熱至約70℃，待PVA溶解於該液態電解液中，再將溫度降至室溫，以完成膠態電解質。本實施例所製備之膠態電解質係包括0.99wt%之碘、1.09wt%之碘化鎂、9.84wt%之PMII、5.07wt%之苯并咪唑、0.46wt%之GuNCS、62.57wt%之3-MPN、以及20wt%之PVA。接著，將該膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例2
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係與實施例1大致相同，其不同在於本實施例之3-甲氧基丙腈溶劑系統之液態電解液之組成分不相同，該組成係如表1所示，其中係以1-甲基苯并咪唑(NMBI)取代實施例1之苯并咪唑(Benzimidazole)作為添加劑。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例3
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係與實施例1大致相同，其不同在於本實施例之3-甲氧基丙腈溶劑系統之液態電解液之組成分不相同，該組成係如表1所示，其中係以N-丁基苯并咪唑(NBB)取代實施例1之苯并咪唑(Benzimidazole)作為添加劑。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例4
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係與實施例1大致相同，其不同在於本實施例之3-甲氧基丙腈溶劑系統之液態電解液之組成分不相同，該組成係如表1所示，其中係以N-己基苯并咪唑(NHB)取代實施例1之苯并咪唑 (Benzimidazole)作為添加劑。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
比較例1
本比較例之膠態電解質組成物之製備，係將7wt%之高分子聚丙烯腈共醋酸乙烯(Poly(AN-co-VA))(M.W.=250000g/mol)添加至3-甲氧基丙腈溶劑系統之液態電解液中，本比較例之液態電解液之組成如表1所示，其中包括0.05M之碘、0.1M之碘化鋰、0.5M之1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(DMPII)、以及0.57M之4-叔丁基吡啶(4-tert-butylpyridine，4-TBP)。接著，加熱至約140℃，並攪拌達到均勻混合，待聚丙烯腈共醋酸乙烯完全溶於液態電解液後，再將溫度降至室溫，此時，該電解質為固態。於使用前需加熱至110℃熔為膠態，將該膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本比較例之染料敏化太陽能電池。
測試例1
實施例1-4及比較例1所製備之染料敏化太陽能電池中之膠態電解質係包含不同的添加劑。以下之評估結果係顯示含有不同的添加劑之膠態電解質的短路電流(Jsc)、開路電壓(Voc)、光電轉換效率(η)及填充因子(FF)之測量結果。
將實施例1-4、及比較例1所製備之染料敏化太陽能電池置於在太陽光模擬器(AM 1.5)下進行量測，測試其短路電流(Jsc)、開路電壓(Voc)、光電轉換效率(η)及填充因子(FF)。測試結果係如表2所示：
測試例2
實施例1-4及比較例1所製備之染料敏化太陽能電池中之膠態電解質係包含不同的添加劑。以下之評估結果係顯示含有不同的添加劑之膠態電解質的光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤測量結果。
將實施例1-4、及比較例1所製備之染料敏化太陽能電池置於60℃烘箱中避光加熱，並分別在112、225、338、474、610、746、882、1000小時(hrs)進行光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤，其結果係如表3以及圖1所示：
由表3及圖1所示之結果，可發現比較例1最初的光電轉換效率最佳，然隨著加熱時間的延長，比較例1的光電轉換效率逐漸衰退，而加熱60℃，112小時後，實施例3及實施例4的光電轉換效率已明顯超過了比較例1。接著，加熱至225小時後，實施例1之光電轉換效率亦明顯高於比較例1，加熱至338小時後，實施例1-4之光電轉換效率皆高於比較例1。故藉由以上數據可推知本發明所提供之膠態電解質組成物具有優異的長效穩定性。
另外，將表3所示的轉換效率數據進行歸一化(Normalized)，以比較實施例1-4及比較例1之染料敏化太陽能電池於長時間加熱下，其光電轉換效率的衰退趨勢，該歸一化之數據係如表4及圖2所示：
藉由以上歸一化之數據可得知，起初加熱經過112小時歸一化後可發現實施例1-4之光電轉換效率僅衰退10%以內，而比較例1之光電轉換效率已衰退了16%。而持續加熱至610小時時，實施例1-4的光電轉換效率衰退係於29%以內，其中實施例1僅衰退14%，反觀比較例1之光電轉換效率已衰退了41%。最後，加熱至1000小時之後，比較例1之光電轉換效率已衰退了50%，而實施例1-4之光電轉換效率最多僅衰退36%，而實施例1更只有衰退20%。故本測試例係證實了，當膠態電解質組成物中係添加了碘化鎂、苯并咪唑衍生物作為添加劑、以及搭配聚乙烯乙酯作為膠化劑，可有效降低太陽能電池元件之暗電流，並提升染料敏化太陽能電池於長時間使用下，光電轉換效率的穩定性。
實施例5
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係將5wt%之聚乙烯乙酯(PVA)(M.W.=140000g/mol)添加至3-甲氧基丙腈(3-MPN)溶劑系統之液態電解液中，本實施例之液態電解液之組成係與實施例1相同，如表1所示。該液態電解液係包括0.05M之碘(I2)、0.05M之碘化鎂(MgI2)、0.5M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(PMII)、0.57M之苯并咪唑(Benzimidazole)、以及0.05M之硫氰酸胍(GuNCS)。接著，加熱至約70℃，待PVA溶解於該液態電解液中，再將溫度降至室溫，以 完成膠態電解質，本實施例所製備之膠態電解質組成物係包括1.18wt%之碘、1.29wt%之碘化鎂、11.68wt%之PMII、6.02wt%之苯并咪唑、0.55wt%之GuNCS、74.30wt%之3-MPN、以及5wt%之PVA。接著，將該膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例6
本實施例之膠態電解質組成物之製備，與實施例5大致相同，其不同在於本實施例之聚乙烯乙酯(PVA)(M.W.=140000g/mol)的含量為20wt%，本實施例所製備之膠態電解質組成物係包括0.99wt%之碘、1.09wt%之碘化鎂、9.84wt%之PMII、5.07wt%之苯并咪唑、0.46wt%之GuNCS、62.57wt%之3-MPN、以及20wt%之PVA。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例7
本實施例之膠態電解質組成物之製備，與實施例5大致相同，其不同在於本實施例之聚乙烯乙酯(PVA)(M.W.=140000g/mol)的含量為30wt%，本實施例所製備之膠態電解質組成物係包括0.87wt%之碘、0.95wt%之碘化鎂、8.61wt%之PMII、4.44wt%之苯并咪唑、0.40wt%之GuNCS、54.75wt%之3-MPN、以及30wt%之PVA。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
測試例3
實施例5-7所製備之染料敏化太陽能電池中之膠態電解質係包含不同重量百分比之聚乙烯乙酯。本測試例之評估結果係顯示含有不同重量百分比之聚乙烯乙酯的膠態電解質，其光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤。
將實施例5-7所製備之染料敏化太陽能電池置於60℃烘箱中避光加熱，並分別在0、136、272、434、500小時(hrs)進行光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤，其結果係如表5所示，其歸一化之結果係如表6以及圖3所示：
當作為膠化劑之聚乙烯乙酯的添加量越多時，其所製備之膠態電解質之黏度越黏，而由本測試例之評估結果可發現，雖然膠態電解質黏度會影響其光電轉換效率，然而，實施例5-7於長時間加熱下的長效穩定性依然表現優異。
實施例8
本實施例之膠態電解質組成物之製備，係將20wt%之聚乙烯乙酯(PVA)(M.W.=15000g/mol)添加至3-甲氧基丙腈(3-MPN)溶劑系統之液態電解液中，本實施例之液態電解液之組成係與實施例1相同，如表1所示。該液態電解液係包括0.05M之碘(I2)、0.05M之碘化鎂(MgI2)、0.5M之1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(PMII)、0.57M之苯并咪唑(Benzimidazole)、以及0.05M之硫氰酸胍(GuNCS)。接著，加熱至約70℃，待PVA溶解於該液態電解液中，再將溫度降至室溫，以完成膠態電解質。接著，將該膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例9
本實施例之膠態電解質組成物之製備，與實施例8大致相同，其不同在於本實施例之聚乙烯乙酯(PVA)之分子量為50000g/mol。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
實施例10
本實施例之膠態電解質組成物之製備，與實施例8大致相同，其不同在於本實施例之聚乙烯乙酯(PVA)之分子量為500000g/mol。接著，將所製備之膠態電解質注入上述製備例所製備之光電陽極以及陰極中，以製備本實施例之染料敏化太陽能電池。
測試例4
實施例6、8-10所製備之染料敏化太陽能電池中之膠態電解質係包含不同分子量之聚乙烯乙酯。本測試例之評估結果係顯示含有不同分子量之聚乙烯乙酯的膠態電解質，其光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤。
將實施例6、8-10所製備之染料敏化太陽能電池置於60℃烘箱中避光加熱，並分別在0、136、272、434、500小時(hrs)進行光電轉換效率(η)之長效穩定性追蹤，其結果係如表7以及圖4所示：
由本測試例之評估結果可發現，聚乙烯乙酯之分子量大小對於膠態電解質的初始光電轉換效率並無顯著的影響，然而持續加熱後，實施例6、8-10的光電轉換效率有些許的衰退，但如圖4所示，其衰退的程度不大，皆展現了優異的光電轉換效率穩定性，其中又以實施例8(聚乙烯乙酯之分子量為15000)之染料敏化太陽能電池的穩定性為最佳。
由上述之測試例結果可證實，本發明所提供之電解質組成物可改善電解液容易揮發的缺點，且其於室溫下為膠態狀，有利於染料敏化太陽能電池製備過程的連續化以及自動化。此外，亦證實了包含本發明之電解質組成物之染料敏化太陽能電池具有優異的光電轉換效率，更具有長效穩定性，可大幅提升染料敏化太陽能電池的使用年限，且可增加其實用性。
綜上所述，本發明無論就目的、手法及功效，或就其技術層面與研發設計上，均顯示其迥異於習知技術之特徵。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明故舉例闡述之，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神及範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (10)

  1. 一種電解質組成物，包括：(A)5至30重量百分比之聚乙烯乙酯；(B)2至15重量百分比之苯并咪唑衍生物，如式(I)所示： 其中，R係氫或C1-6直鏈或支鏈之烷基；(C)0.5至10重量百分比之碘化物；(D)0.5至5重量百分比之碘；(E)2至25重量百分比之離子液體；以及(F)餘量之3-甲氧基丙腈。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，該聚乙烯乙酯之平均分子量為10,000至600,000。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，該聚乙烯乙酯之含量係10-30重量百分比。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，式(I)所示之該苯并咪唑衍生物中，R係氫、甲烷基、乙烷基、丙烷基、丁烷基、叔丁烷基、或己基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，該碘化物係一金屬碘化物、一有機胺碘酸鹽、或其混合物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電解質組成物，其中，該金屬碘化物係選自由碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鎂、及其混合物所組成之群組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電解質組成物，其中，該有機胺碘酸鹽係選自由三乙胺碘酸鹽、三丙胺碘酸鹽、三丁胺碘酸鹽、三戊胺碘酸鹽、三己胺碘酸鹽、及其混合物所組成之群組。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，該離子液體係至少一選自由1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡(1-Methyl-3-propylimidazolium iodide，PMII)、1,2-二甲基-3-丙基碘化咪唑鎓(1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide，DMPII)、1,3-二甲基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-乙基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-丁基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-戊基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-己基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-庚基碘化咪唑嗡、1-甲基-3-辛基碘化咪唑嗡、1,3-二乙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丙基碘化咪唑嗡、1-乙基-3-丁基碘化咪唑嗡、1,3-二丙基碘化咪唑嗡、1-丙基-3-丁基碘化咪唑嗡、或其混合物所組成之群組。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物，其中，更包括0.3至5重量百分比之硫氰酸胍。
  10. 一種染料敏化太陽能電池，包括：一光電陽極；一陰極，相對於該光電陽極；以及一電解質層，介於該光電陽極以及該陰極之間，其中，該電解質層係包括如申請專利範圍第1項所述之電解質組成物。
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