专利名称：一种离子液体改性的聚炔及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种离子液体改性的聚炔及其制备方法和应用，尤其涉及一种高电导率的，离子液体为吊坠的齐聚物聚炔碘盐及其制备方法和在全固态染料敏化太阳能电池中的应用。
背景技术：
自从1977年发现用碘或者五氟化砷掺杂的聚乙炔膜具有金属导电性之后，人们对聚炔的研究非常热。然而，用传统方法制备的聚炔由 于其大的共轭体系，在普通的有机溶剂中的溶解性较低，使得溶液加工有一定的难度。并且由于共轭双键易于和空气中的氧气发生反应，生成羰基化合物，导致共轭体系破坏，电导率降低。为了提高其溶解性和电导率，人们通过引入各种取代基，虽然在普通溶剂中的溶解性大幅度提高，但是电导率有所降低。因此，通过引入取代基，既提高了聚炔类化合物在普通溶剂当中的溶解性，同时又保持聚炔的高的电导率是非常必要的。自从1991年Gratzel教授将纳米多孔的概念引入染料敏化宽禁带TiO2半导体研究中，获得能量转换效率7. I %的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)以来，DSSCs以其潜在的低成本、相对简单的制作工艺和技术等优势赢得了人们的广泛重视。他们采用纳米多孔TiO2薄膜电极替代传统的平板电极，以钌(II )的多吡啶配合物作敏化剂，用Ι3_ /Γ氧化还原电对的电解质体系制备染料敏化太阳电池。经过20年的发展，能量换效率达到了 12.1 %，其转换效率可与非晶硅太阳能电池相媲美，展示出了良好的应用前景。然而，由于液态电解质的挥发和渗漏，限制了染料敏化太阳能电池的实际应用。如果染料敏化太阳能电池要进入实际应用阶段，以固态电解质替代易挥发的液态电解质是目前急待解决的问题。然而，直到目前为止，全固态染料敏化纳米晶太阳能电池转换效率仍然较低。根据文献报道以及我们的研究经验，限制固态染料敏化太阳能电池效率低的因素主要有以下两个方面(1)固体电解质一般为聚合物，然而由于聚合物大的分子尺度，限制了在纳米TiO2孔洞中的填充率，导致了氧化态染料分子不能够被固体电解质及时的还原。从而使固态染料敏化太阳能的电流较低；(2)聚合物固体电解质低的导电率限制了载流子的传输速度，降低了电池的电流以及填充因子。因此开发新型的、电化学稳定的高电导率的小分子固体电解质能够克服目前固态染料敏化太阳能电池的缺陷，可以提高光电转化效率，是染料敏化太阳能电池电解质研究的重中之重。
聚炔类化合物作为传统的导电高分子，在全固态的染料敏化太阳能电池中尚未应用，我们通过在聚炔的侧链引入离子液体的单元，既提高了溶解性，并且所制备的离子液体改性的聚炔具有高的电导率。该材料便于溶液加工出来，稳定性大大提高，又保持了较高的电导率，在全固态染料敏化太阳能电池当中具有潜在的应用价值
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于溶液加工，稳定性好，电导率高的离子液体改性的聚炔及其制备方法和在全固态染料敏化太阳能电池中的应用。本发明提供的离子液体改性的聚炔，具有如下结构
权利要求
1.一种离子液体改性的聚炔，其特征在于具有如下结构
2.一种如权利要求I所述的离子液体改性的聚炔的制备方法，其特征在于具体步骤为 (1)咪唑或哌啶衍生物的制备 将咪唑或者哌啶与溴丙炔按照I: I 1:2的摩尔比例混合，加入2. 5 4倍咪唑或哌啶摩尔量的无水甲醇，加入I. O 2. O倍咪唑或哌啶摩尔量的金属钠，搅拌下，于O 70 ° C反应10 24 h，制得咪唑或者哌啶衍生物； (2)离子液体改性的聚炔的制备 以甲醇、氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇当中的任意一种做溶剂，将上述咪唑或者哌啶衍生物与卤代烷烃按等摩尔的量混合，在O 70 ° C反应12 72 h，得离子液体改性的聚炔； (3)不同阴离子的离子液体改性的共轭齐聚物的制备 将步骤(2)所制备的离子液体改性的聚炔以水，或者乙腈，或者甲醇，或者乙醇作溶剂，加入等摩尔量相应的无机盐NH4PF6或NH4BF4，于O 80 ° C反应12 72 h，得到阴离子不同的相应的离子液体改性的聚炔。
3.如权利要求I所述的离子液体改性的聚炔作为固态电解质在全固态染料敏化太阳电池中的应用。
全文摘要
本发明属于太阳能电池技术领域，具体为一种离子液体改性的聚炔及其制备方法和应用。离子液体改性的聚炔的制备方法采用自催化、自聚合的方式，不需要任何催化剂。所述离子液体改性的聚炔的熔点超过80℃，符合染料敏化太阳电池使用的最高温度。该离子液体在室温具有很高的电导率，室温电导率达到40mS/cm。将该离子液体改性的聚炔应用到全固态染料敏化太阳能电池中，其能量转化效率达到6.25%。本发明制备方法简单，原料价廉易得；所述聚炔应用到全固态染料敏化太阳电池当中，简化了操作工艺，降低了电池的成本，并且电池的稳定性很好，适合大规模生产。
文档编号C08F138/00GK102633927SQ20121008403
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者王忠胜, 王鸿 申请人:复旦大学