一种聚合物电解质组合物和含有所述组合物的染料敏化太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种聚合物电解质组合物、通过在正常温度混合所述聚合物电解质组合物得到的凝胶型聚合物电解质以及含有所述电解质的染料敏化太阳能电池。由于包括聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物，因此在制造所述聚合物电解质时不需要通过热辐射或者UV辐射进行的交联工序，使得制造方法简单。因此，所述聚合物电解质可用于大规模生产太阳能电池并且由于所述电解质中包含的聚合物和有机溶剂之间优异的亲和性因而保持均匀状态而在两个组分之间没有出现相分离，并且由于凝胶化聚合物电解质的粘附性能的缘故因而在太阳能电池中具有优异的电极-电解质界面性能。含有所述聚合物电解质组合物作为电解质的染料敏化太阳能电池能够长时间使用并能够以预定水平以上保持稳定的转换效率。
【专利说明】一种聚合物电解质组合物和含有所述组合物的染料敏化太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物电解质组合物、通过在正常温度混合所述聚合物电解质组合物得到的凝胶型聚合物电解质以及含有所述电解质的染料敏化太阳能电池。
【背景技术】
[0002]在1991年，由瑞士的Gratzel等研发的染料敏化太阳能电池是含有以二氧化钛(TiO2)作为主要组分的半导体纳米颗粒、用于吸收太阳光线的染料、电解质和钼反电极的光电化学电池(Nature，第353卷，第737页，1991)，并且其优点在于，相对于硅太阳能电池而言，其制造成本低，电池具有透明属性，能够制造柔性电池，并且对环境变化敏感度较低。染料敏化太阳能电池和已知利用P-η结的硅太阳能电池彼此之间的区别在于，在所述已知的太阳能电池中同时进行太阳能的吸收过程和分离电子空穴对以形成电流的过程，但是在染料敏化太阳能电池中，太阳能的吸收和电荷转移过程是分开的，通过使用染料吸收太阳能，并且通过使用半导体以电子形式转移电荷。
[0003]染料敏化太阳能电池由于其使用对环境无害的材料并且其生产成本为硅太阳能电池的1/5，因此作为一种新型的具有当前的发电成本水平的再生能源而引起关注。尽管染料敏化太阳能电池具有前述的很多优点，但是考虑到长期稳定性、由电解溶液的液体泄漏产生的毒性以及在太阳能电池长期工作时的溶剂的极化，染料敏化太阳能电池的商业化仍存在诸多严重问题。原因是由于染料敏化太阳能电池中已经使用的电解质包含液体挥发性有机溶剂如乙腈。因此，需要研发出解决上述问题并改善电池性能的新型聚合物电解质材料。制造聚合物电解质的已知方法的示例包括将聚合物添加至液体电解质以进行物理凝胶的方法(韩国专利N0.10-0553337和韩国专利公开公报N0.10-2009-0107861)和将单体或者反应性低聚体添加至液体电解质以进行聚合从而实施化学凝胶的方法(韩国专利公开公报N0.2006-0118068和20.07-0060960)。物理凝胶聚合物电解质的问题在于在聚合物和有机溶剂之间随着时间的推移可能出现相分离现象，并且由于对金属氧化物层的粘附力不足，因此在电极和电解质之间的界面处的电荷转移反应的电阻增加，从而降低了电流和效率性能。同时，在将单体或者低聚体添加至液体电解质以聚合或者交联反应进行凝胶的情况中，存在残留在交联和聚合反应过程中添加的例如引发剂和交联剂等化合物的高度可能性，并且在所述化合物残留在电解质中时降低了所述太阳能电池的电压或电流性能。
【发明内容】
[0004]本发明的一个实施方式涉及提供一种聚合物电解质组合物，所述聚合物电解质组合物具有优异的对包含在电解质中的有机溶剂的亲和性、离子导电性、和对电极的粘附性。
[0005]本发明的一个实施方式涉及提供一种染料敏化太阳能电池，考虑到使用液体电解质的已知染料敏化太阳能电池，本发明的染料敏化太阳能电池能够使电解溶液挥发或液体泄漏降为最小，能够长时间使用，并且以预定水平以上保持稳定的转换效率。[0006]在一个一般方面，用于染料敏化太阳能电池的聚合物电解质组合物包含含有下式I表示的重复单元的聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物、高沸点溶剂、氧化还原衍生物和陶瓷颗粒:
[0007][式I]
[0008]
【权利要求】
1.一种用于染料敏化太阳能电池的聚合物电解质组合物，所述组合物包含: 含有由下式I表示的重复单元的聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物； 高沸点溶剂； 氧化还原衍生物； 和陶瓷颗粒: [式I]
2.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的重均分子量为1，000至1，0000, 000。
3.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物是聚(碳酸亚乙基酯)、聚(碳酸亚丙基酯)、聚(碳酸亚丁基酯)、聚(碳酸环己基酯)、或者它们的混合物或衍生物。
4.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的含量为5重量％至95重量％。
5.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述高沸点溶剂是选自环状碳酸酯、内酯和正常温度熔融盐的单一物质或者混合物。
6.如权利要求1或5所述的聚合物电解质组合物，其中，所述高沸点溶剂是选自碳酸亚甲基酯、碳酸亚乙基酯、碳酸亚丙基酯、它们的环状衍生物、Y - 丁内酯和离子型液体的单一物质或者混合物。
7.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述氧化还原衍生物提供1-/13-的氧化还原对。
8.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒是选自A1203、SiO2,TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3^ Y203和沸石的单一物质或者混合物。
9.如权利要求1或8所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒的平均粒径为0.0001 μ m 至 I, 000 μ m。
10.如权利要求1或8所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒的含量为2重量％至20重量％。
11.一种用于染料敏化太阳能电池的凝胶型聚合物电解质，所述凝胶型聚合物电解质通过混合权利要求1所述的聚合物电解质组合物以在正常温度进行凝胶而得到。
12.—种染料敏化太阳能电池，所述电池包含: 权利要求1所述的聚合物电解质组合物。
13.一种染料敏化太阳能电池，所述电池包含:权利要求11所述的凝胶型聚 合物电解质。
【文档编号】C08L69/00GK103429662SQ201280012679
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】韩龙圭, 苏吉·苏德维安, 玉明岸, 郑智水, 罗盛载, 丁光镇, 金东元, 崔娟祯 申请人:Sk新技术株式会社, Sk综合化学株式会社