专利名称：胶态电解液、其制法及其染料敏化太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种电解液、其制备方法及含有此电解液的太阳能电池，且特别是 涉及一种非高分子系胶态电解液、其制备方法及含有此电解液的染料敏化太阳能电池。
背景技术：
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是一种非常清洁的能源不会产 生任何形式的环境污染，而在太阳能的有效利用当中以太阳能电池，是近几年来发展最快 也是最受瞩目的研究方向。在过去第一世代、第二世代太阳能电池分别以硅、砷化镓为原料，其中硅制作的过 程高耗能且在不同的温度下，会影响转换效率的表现，相当不经济；而砷又是危害环保毒性 强的重金属。现在开发第三世代太阳能电池(染料敏化太阳电池，Dye-Sensitized SolarCell, 简称DSSC)可同时维持发电效能及环保的诉求，可以说是具备使用安全、无污染等特点。再 者，染料敏化太阳能电池可容忍的温度范围较大，对于阳光入射的角度也较不敏感，转换效 率高。此外，染料敏化太阳能电池因为采用有机材料可快速且连续的生产且开发性较不受 限制，而且其成本约为传统硅晶太阳能电池的1/5至1/10，其未来可以广泛应用在3C、民生 产品等领域上，因此成为第三代太阳能电池的新宠。1991年Gratzel利用纳米二氧化钛(TiO2)多孔膜制作电极，以钌的络合物为染 料，还原态碘离子/氧化态碘离子(Γ/Ι3_)溶液作为电解质，整体效率可达到7. 1%。但是对 于染料敏化太阳能电池产品而言，产品稳定度与生命周期是目前这个产品能够打开产品市 场的重要关键，基本上染料敏化太阳能电池属于电化学电池，因此必需要有电解质的存在。由于液态的电解液的扩散速率快、渗透性佳、光电转换效率高、组成成分易于设计 和调整、对二氧化钛微孔性结构拥有良好的渗透性，因此在染料敏化太阳能电池发展的初 期到现在，液态电解液一直被持续的研究。然而，从电池长效性与商品化的角度来看，由于 电解液内的有机溶剂属于易挥发性质，因此有可能会造成电解液内配方改变进而让染料敏 化太阳能电池劣化，导致电池寿命降低等问题。此外，染料敏化太阳能电池还有封装制程困 难与稳定性不高等问题，也因此若是商品封装受损，液态电解质不但会使电池失效，而且电 池漏液也会造成环境的污染。
发明内容
本发明提出一种电解液，其为非高分子系胶态状，可以减少挥发量。本发明还提出一种染料敏化太阳能电池，其电解液为非高分子系胶态状，可以改 善电解液蒸发或漏失问题，延长电池的寿命，降低封装制程的困难度，提升电池的稳定性。本发明又提出一种非高分子系胶态电解液的制备方法，其制法简易且成本低廉。 为了改善电解质的蒸发或漏失问题，提出以混合特定盐类成分的电解液，来达到 电解质胶态化的目的，藉此增加染料敏化太阳能电池使用寿命与减少其封装失效，进一步增加其产业应用性。本发明提出一种非高分子系胶态电解液，其组成包括具取代或无取代的吡啶、金 属盐类MY、卤素分子、具取代或无取代的尼古丁酸盐类以及溶剂。具取代或无取代的吡啶具 有以下式⑴的结构式(1)
权利要求
1. 一种非高分子系胶态电解液，其组成包括 具取代或无取代的吡啶，具有以下式(1)的结构 式⑴
2.根据权利要求1的非高分子系胶态电解液，其中具取代或无取代的吡啶的含量为 0. 3 1. 2M ；金属盐类MY的含量为0. 05 0. 2M ；卤素分子的含量为0. 03 1. OM ；具取代 或无取代的尼古丁酸盐类的含量为0. 3 1. 0。
3.根据权利要求1的非高分子系胶态电解液，其中该金属盐类MY为金属碘盐且该卤素 分子为碘，或该金属盐类MY为金属溴盐且该卤素分子为碘。
4.根据权利要求1的非高分子系胶态电解液，还包括异硫氰酸胍。
5.一种染料敏化太阳能电池，包括 一工作电极；一对电极，相对该工作电极配置；以及非高分子系胶态电解液，位于该工作电极与该对电极之间，其组成包括 具取代或无取代的吡啶，具有以下式(1)的结构 式⑴CN 102082030 A
6.根据权利要求5的染料敏化太阳能电池，其中该金属盐类MY为金属碘盐且该卤素分 子为碘，或该金属盐类MY为金属溴盐且该卤素分子为碘。
7.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池，其中该对电极包括镀有白金的透明导 电基板。
8.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池，其中该工作电极，包括一透明导电基板；以及一金属氧化物薄膜，形成于该透明导电基板表面，该金属氧化物薄膜载有染料。
9.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中所述染料包括钌、锇、铁、IU钼或 锌的金属络合物。
10.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中所述染料包括不含金属的有机 化合物。
11.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中金属氧化物薄膜的材料包括 Ti02、ai0、A1203、SiO2 或 TixAlyOz，其中 x = l 3、y=l 3与 z = l 6。
12.根据权利要求8所述的染料敏化太阳能电池，其中该透明导电基板包括透明导电 玻璃、塑料基材或金属基材。
13. 一种非高分子系胶态电解液的制备方法，包括将具取代或无取代的尼古丁酸盐类以及卤素分子溶于一溶剂中，形成一混合液； 于该混合液中加入金属盐类MY ；以及于该混合液中加入具取代或无取代的吡啶，搅拌，以使其胶化，形成该非高分子系胶态 电解液， 其中具取代或无取代的吡啶，具有以下式(1)的结构 式⑴
14.根据权利要求12所述的非高分子系胶态电解液的制备方法，其中该金属盐类MY为 金属碘盐且该卤素分子为碘，或该金属盐类MY为金属溴盐且该卤素分子为碘。
全文摘要
本发明涉及一种非高分子系胶态电解液，其组成包括具取代或无取代的吡啶、金属盐类、卤素分子、具取代或无取代的尼古丁酸盐类以及溶剂。本发明还涉及其制备方法及含有此电解液的染料敏化太阳能电池。
文档编号H01L51/42GK102082030SQ20091022566
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者杨正宪, 杨浩熏, 薛茂霖, 陈立基 申请人:财团法人工业技术研究院