专利名称：与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其制造方法及包含其的奈米胶型电解质的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含奈米颗粒的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，更具体地说，与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其制造方法及包含其的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质。
背景技术：
近年来，由于严重的环境污染问题和化石能源枯竭的危机，对开发下一代绿色能源的重要性逐渐增大。其中，太阳能电池是以直接从太阳能转换成电能的装置，是污染少，资源无限，具有半永久性寿命，寄望解决未来能源问题的能源。此类太阳能电池根据物质大致分类成无机物太阳能电池(inorganic solar cell),染料敏化太阳能电池 (dye-sensitized solar cell)及有机物太阳能电池(organic solar cell)。无机物太阳能电池主要使用单结晶矽，这种单结晶矽系太阳能电池具有可制造成薄膜型太阳能电池的优点，但其具有成本高，稳定性低的问题。1991年由瑞士人Gratzel等开发的染料敏化太阳能电池是利用吸收可见光而产生电子电洞对(electron-hole pair)的光敏性染料分子和传达产生电子的奈米结晶二氧化钛颗粒所形成的氧化物半导体电极的光电化学太阳能电池，亦称为色素增减型太阳能电池或湿式太阳能电池。像这样的太阳能电池相较于矽型太阳能电池而言，制造工艺简单，制造成本低廉，并具有实际上可利用的光电转换效率，对其正进行着许多研究。一般染料敏化太阳能电池使用液体电解质，对电池模组的稳定性问题正在引起关注，尤其难以密封液体电解质，由外部温度的上升而具有电解质挥发或漏液的问题，长时间使用时发生电气化学上缺乏稳定性问题等。为了解决所述问题，最近替代液体电解质开发无机固体电解质、高分子固体电解质等，但利用此类固体状电解质时，电子及离子的介面传达特性不好，相较于液体电解质其具有降低光电转换效率的问题。另外，为了提高此类非液体状电解质的光电转换效率，正活跃地进行着通过利用离子性液体制造胶型电解质等开发“quasi-solid state”或“solid-state”染料敏化太阳能电池的研究。之前发表的论文[Journal of FluorineChemistry Volume 125 (August 2004), Pages 1241-1245]中曾经发表关于混合奈米二氧化矽物质和液体电解质的胶型电解质的研究。所述论文揭示的混合奈米二氧化矽物质和液体电解质而制造的胶型电解质，因为奈米二氧化矽和液体电解质之间的亲和力不好，具有在高温下液体电解质容易挥发的缺点，并且仍然含有溶剂而对提高长效稳定度总有限制。本发明人等为了解决所述问题经不断的努力研究，其结果混合与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒和离子性液体状电解质，而制造奈米型电解质时可提高染料敏化太阳能电池的长效稳定度，同时又可提高光电转换效率，因此完成了本发明。现有技术文献 专利文献(专利文献I) I.美国公开专利公报第4，927，721号 (专利文献2) 2.韩国公开专利第2001-0030478号 非专利文献
(非专利文献 I) Journal of Fluorine Chemistry Volume 125 (August 2004) Pages1241-1245。
发明内容
发明需要解决的技术课题
本发明的目的在提供可改善使用液体电解质的染料敏化太阳能电池的低长效稳定度，同时比使用现有液体电解质的染料敏化太阳能电池更能提高光电转换效率的，染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其制造方法及利用其的染料敏化太阳能电池。解决课题的技术方案
为了达到上述目的，本发明提供以下述化学式I表示的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒；及包含离子性液体状电解质的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质。[化学式I]
权利要求
1.一种染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是包含由下述化学式I表示的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒；及离子性液体状电解质 [化学式I]
2.根据权利要求I所述的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是所述奈米颗粒是奈米二氧化砂(SiO2)、奈米二氧化钛(TiO2)或奈米二氧化炀(SnO2)。
3.根据权利要求I所述的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是所述奈米颗粒是奈米二氧化砂(SiO2)。
4.根据权利要求I所述的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是所述离子性液体状电解质包含离子性液体及氧化-还原衍生物。
5.根据权利要求4所述的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是所述离子性液体是从由η-甲基咪唑碘、η-乙基咪唑碘、乙基-甲基咪唑碘、I-苯甲基-2-甲基咪唑碘、I-乙基-3-甲基咪唑碘、I-丁基-3-甲基咪唑碘、碘化甲基比啶、碘化乙基比啶、碘化丙基比啶、碘化甲基乙基比咯烷、碘化二甲基比咯烷、I-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐及硫氰酸胍形成的群中选择I种以上混合制造。
6.根据权利要求4所述的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质，其特征是所述氧化-还原衍生物是从由碘化锂、碘化钠、碘化钾、溴化锂、溴化钠、溴化钾、四级铵盐、咪唑嗡盐、比啶盐形成的群中选择。
7.一种与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其特征是以下述化学式I表示 [化学式I]
8.根据权利要求7所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其特征是所述奈米颗粒是二氧化砂(SiO2)、奈米二氧化钛(TiO2)或奈米二氧化炀(SnO2)。
9.根据权利要求7所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其特征是所述奈米颗粒是二氧化矽(SiO2)。
10.一种以下述化学式I表示的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是包含 (SI)使奈米颗粒和3-(甲基丙烯酸氧)丙基三甲氧基矽烷反应制造以3-甘油酸丙烷三甲氧矽烷表面改质的奈米颗粒的步骤； (52)以3-甘油酸丙烷三甲氧矽烷表面改质的奈米颗粒和咪唑反应的步骤；及 (53)S2步骤中获得的化合物与碘甲烷反应的步骤， [化学式I]
11.根据权利要求10所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是所述奈米颗粒是二氧化砂(SiO2)、奈米二氧化钛(TiO2)或奈米二氧化炀(SnO2)。
12.根据权利要求10所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是所述奈米颗粒是二氧化砂(SiO2)。
13.根据权利要求10所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是所述SI步骤是在有机溶剂分散奈米颗粒的溶液中添加3-(甲基丙烯酸氧)丙基三甲氧基矽烷，在常温下搅拌后执行回流。
14.根据权利要求10所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是所述S2步骤是以3-甘油酸丙烷三甲氧矽烷表面改质的奈米颗粒分散于有机溶剂后添加咪唑反应。
15.根据权利要求10所述的与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒的制造方法，其特征是所述S3步骤是从S2步骤获得的物质分散于有机溶剂后，混合碘甲烷执行回流。
全文摘要
本发明涉及与咪唑嗡盐化学结合的奈米颗粒，其制造方法及包含其的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质。本发明提供同时提高染料敏化太阳能电池的长效稳定度和光电转换效率，并且降低离子性液体的使用浓度，节省生产成本的染料敏化太阳能电池用奈米胶型电解质。活用其于染料敏化太阳能电池，可提供具有优秀的经济效率性、稳定性及光电转换效率的染料敏化太阳能电池。
文档编号C09C3/12GK102891009SQ20121025084
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月19日 优先权日2011年7月21日
发明者韩治焕, 赵泰衍, 裵祥训, 高官右, 朴宰亨 申请人:韩国能源技术研究院