含有离子液体的电解质溶液、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于光电物理化学领域，具体设及含有离子液体的电解质溶液、制备方法 及该电解质溶液用于制备染料敏化太阳能电池的用途。
【背景技术】
[0002] 染料敏化太阳能电池是一种模仿光合作用原理的新型太阳能电池，对新能源与可 再生能源的开发利用及保护人类环境具有重要的意义。电解质是染料敏化太阳能电池的 重要组成部分，承担着将光激发染料还原的作用，因而其性质直接影响到电池的光电转化 性能。液态电解质通常可获得较高的光电转化效率，但同时存在稳定性差的缺点。具有耐 久性、稳定性、安全性的高效液态染料敏化太阳能电池一直是太阳能电池领域的研究热点 之一。在染料敏化太阳能电池中，使用离子液体作为电解质溶剂，通过其自身优良的物理化 学特性帮助提升太阳能电池的耐久性与稳定性，可有效解决传统溶剂所带来的较高的蒸汽 压，光热不稳定性W及有毒溶剂泄露造成对环境的污染问题，进一步提升了染料敏化太阳 能电池的实用价值，具有较好的推广与应用前景。
[0003] 室溫离子液体是完全由离子组成的液体，是一种在室溫条件下呈液态的盐，它是 由相对体积较小的无机阴离子和相对体积较大、结构不对称的有机阳离子构成，具有不易 挥发、使用溫度范围宽、电导率高、化学和电化学稳定性好、阴阳离子可设计性强等特点，利 用离子液体上述优良的物理化学特性可W在一定程度上解决传统电解质溶剂带来的器件 的稳定性与耐久性较差W及潜在的安全性隐患，从而进一步提升了该光伏器件的实用性。
[0004] 但由于目前现有的大多数离子液体具有较大的黏度，流动性较差，致使其电导率 偏低，不利于其在电化学领域应用的进一步拓展。为了缓解室溫离子液体高黏度所带来的 传输限制，通过单一离子液体的基础上，渗入另一种离子液体，两者按照一定的比例进行混 合，得到二元室溫离子液体，可W有效解决上述问题。运些二元离子液体体一般是由一种含 有舰化物的高黏度离子液体与一种非电化学活性的低粘度离子液体组成。
【发明内容】
[000引发明目的：本发明针对现有染料太阳能电池存在耐久性与稳定性较差的问题，从 而导致其寿命普遍较短的缺点，提出一种含有离子液体的电解质溶液、制备方法及含有该 电解质溶液的染料敏化太阳能电池，使其能够有效地解决染料敏化太阳能存在的上述问 题，进一步提升了其实用化水平。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 含有离子液体的电解质溶液，其特征在于，包括二元离子液体、4-叔下基化晚、舰 单质、裡盐和脈盐，所述二元离子液体由离子液体I和离子液体II按体积比2:3~3:2组 成；
[0008] 所述离子液体I为咪挫类舰盐；
[0009] 所述离子液体II为同时满足W下条件的任意一种离子液体：20°C时的黏度 <100cp、25°C时的电导率巧mS/cm、热分解溫度〉100°C、电化学窗口〉3V。
[0010] 所述4-叔下基化晚的浓度为0. 05~Imol/L ; W11] 所述舰单质的浓度为0. 1~Imol/L ; 阳〇1引所述裡盐的浓度为0. 05~0. 5mol/L ;
[0013] 所述脈盐的浓度为0. 005~0. 5mol/L。
[0014] 进一步地，所述离子液体I的结构通式如下 其中，R为Cl~
的烷基。
[0015] 进一步地，所述离子液体I的结构通式如下： 其中，R为 Cl~C 16的烷基D
[0016] 进一步地，所述离子液体I的结构通式如下：
其中，民为 〔2~C 1。的烷基。
[0017] 含有离子液体的电解质溶液的制备方法，包括如下步骤：将离子液体I和离子液 体II混合作为电解质溶剂，依次将4-叔下基化晚、舰单质、裡盐W及脈盐添加到电解质溶 剂中，经过超声均化0. 5~1小时，在室溫静置后，即得含有离子液体的电解质溶液。
[0018] 所述含有离子液体的电解质溶液用于制备染料敏化太阳能电池的用途。
[0019] 有益效果
[0020] 本发明提出的电解质溶液取材来源广泛，制备方法简单，具有较高的导电率，较低 的黏度W及较宽的电化学窗口。将本发明的电解质溶液应用于染料敏化太阳能电池中具有 较高的光电转化效率，并有效地提升器件的耐久性与稳定性。
【附图说明】
[0021] 图1是实施例1~3所得不同体积比率的二元室溫离子液体电解质制作的染料敏 化太阳能电池的J-V曲线对比图；
[0022] 图2是实施例5与实施例2所得二元室溫离子液体电解质制作的染料敏化太阳能 电池的J-V曲线对比图；
[0023] 图3是实施例2所得二元室溫离子液体电解质制作的染料敏化太阳能电池的归一 化效率与时间的关系图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
[00巧]本发明下述实施例制备的离子液体电解质组装成染料敏化太阳能电池的方法按 W下步骤进行：（1)利用静电喷雾法制作纳米半导体氧化物多孔薄膜光阳极并进行高溫烧 结；（2)将经过高溫烧结后的光阳极浸泡在浓度为0. 1~0. 5mmol/L的N719染料中2地， 取出后将多余的染料分子冲洗干净；（3)在中间打有小孔的FTO玻璃上旋涂浓度为10~ 50mmol/L的HzPtCle乙醇溶液，将旋涂完毕的对电极先在电热板上烘干后，再放在管式炉中 进行高溫烧结；（4)最后用AB胶对电池进行封装，待到胶水完全固化后，通过对电极的小孔 往电池空隙中注入此前制备好的室溫离子液体电解质。
[0026] 本发明下述实施例中的染料敏化太阳能电池的光电性能测试条件如下：（1)规定 地面标准阳光光谱采用总福射为AM1. 5的标准阳光谱，且采用具有高稳定度的稳定光源； 0)地面阳光的标准总福照度规定为lOOOW/m2; 0)标准测试溫度为25。(4)对定标测试， 标准测试溫度的允差不超过TC ;对非定标准测试，标准测试的允差不超过2°C ; (5)标准电 池应具有与被测样品基本相同的光谱响应；(6)电池测试时，其测试采样延迟时间，应大于 电池内部达到平衡所需要的时间。
[0027] 本发明下述实施例中的设及的离子液体I应当W灵活的方式理解为不仅适用于 明确列举出的具体化合物，而且同样适用于咪挫类舰盐类的其他化合物；离子液体II具体 参数见表1，但本发明的技术方案并不限于选用实施例中选取的离子液体II，满足所述条件 (20°C时的黏度<100cp、25°C时的电导率巧mS/cm、热分解溫度〉100°C、电化学窗口〉3V)的 离子液体II均可用于本发明中。
[0028] 表 1
阳〇3〇] 实施例1 阳03U 选取1-丙基-3-甲基咪挫舰盐（PMII)为离子液体I、1-乙基-3-甲基咪挫四氣 棚酸盐（圧MIm]BF4,相关参数见表1)为离子液体II，配置体积分数比率为40/60的二元室 溫离子液体然后加入0. 135g4-叔下基化晚，揽拌均匀，再加入0. 076g舰单质，揽拌均 匀后，经过超声均化约半小时，放在室溫下静置即可。 阳0巧实施例2
[0033] 离子液体I和离子液体II均同实施例1，配制体积分数比率为50/50的二元室溫 离子液体21111^，然后加入0. 135g 4-叔下基化晚，揽拌均匀，再加入0. 076g舰单质，揽拌均匀 后，经过超声均化约半小时，放在室溫下静置即可。
[0034] 实施例3
[0035] 离子液体I和离子液体II均同实施例1，配制体积分数比率为60/40的二元室溫 离子液体2111以然后加入0. 135g 4-叔下基化晚，揽拌均匀，再加入0. 076g舰单质，揽拌均匀