本发明涉及太阳能电池，特别涉及一种光敏染料太阳能电池的电解质和电解质的制备方法。
背景技术：
与传统的硅太阳电池依靠的是光物理效应不同的是，染料敏化太阳能电池(dye-sensitizedsolarcells，简称dssc)，则是通过光化学过程来实现光电转换，例如：，室内弱光发电串联染料敏化太阳能电池作为一种改进型敏化太阳电池，属于薄膜光化学太阳电池，其工作原理类似于绿色植物的光合作用，能吸收极广的可见光范围内的太阳能。相对于其他太阳能电池虽然具有巨大的价格优势，但是也存在着一定问题：传统染料敏化太阳能电池的电解质稳定性较差，若碘源采用碘盐，容易与二氧化钛电极相互作用而影响电池的稳定性，影响电池的使用寿命。而且，电解质中也常因为有机溶剂的挥发造成封装困难，对电池的转换效率和电池寿命也会产生影响。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光敏染料太阳能电池的电解质和电解质的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种光敏染料太阳能电池的电解质，所述电解质包括碘源、聚离子液体、多孔聚合物以及低粘度离子液体，所述低粘度离子液体为粘度为150~350mpa·s的离子液体，所述碘源为无机碘盐或/和碘单质。
进一步地，所述碘源、聚离子液体、多孔聚合物和低粘度离子液体的比值为：1：2~10：0.2~2~5~20。
进一步地，所述聚离子液体为含碘的聚离子液体。
进一步地，所述低粘度离子液体的阳离子为1-乙烯基咪唑、1，2-二甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、1-己基-3-甲基咪唑、n-甲基咪唑、n-乙基咪唑、2-乙基咪唑、n-丙基咪唑、2-丙基咪唑、2-异丙基咪唑中的至少一种，阴离子为cf3(cf2)nso3-、scn-和cf3so3-中的至少一种。
进一步地，所述多孔聚合物为氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物。
进一步地，所述碘盐为碘化锂（lii）、碘化钾（ki）、碘化钠（nai）、碘化铵（nh4i）中的至少一种。
本发明实施例还提供了一种电解质的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
s10、将所述碘源、多孔聚合物以及低粘度离子液体加入有机溶剂中，混合搅拌均匀，然后加入聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；
s20、将所述胶粘溶液真空干燥，去除所述有机溶剂后，得权利要求1至6任一项所述电解质。
进一步地，所述有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、丙腈、丁二腈中得至少一种;
或/和所述醇溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中得至少一种。
进一步地，步骤s20中，去除所述有机溶剂后还包括：再次置于醇溶剂中静置1小时以上，再次干燥。
进一步地，步骤s10中，继续搅拌的温度为30~60℃。
本发明实施例提供了一种光敏染料太阳能电池的电解质和电解质的制备方法，其中，聚离子液体和低粘度离子液体的使用不仅降低了电解质挥发的可能性，避免了电解质的泄漏，提高了电池的热稳定性和安全性。而且，聚离子液体有利于提高电解质的电导率，即使使用无机碘盐作为碘源，也不会对二氧化硅等电极产生影响，提高了电池的使用寿命。多孔聚合物有利于增强电池的转换效率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明实施例提供了一种光敏染料太阳能电池的电解质，电解质包括碘源、聚离子液体、多孔聚合物以及低粘度离子液体，低粘度离子液体为粘度为150~350mpa·s的离子液体，碘源为无机碘盐或/和碘单质。
聚离子液体和低粘度离子液体的使用不仅降低了电解质挥发的可能性，避免了电解质的泄漏，提高了电池的热稳定性和安全性。而且，聚离子液体有利于提高电解质的电导率，即使使用无机碘盐作为碘源，也不会对二氧化硅等电极产生影响，提高了电池的使用寿命。
在本发明的一些实施例中，碘源、聚离子液体、多孔聚合物和低粘度离子液体的比值为：1：2~10：0.2~2~5~20。
在本发明另一些实施例中，聚离子液体为含碘的聚离子液体。含碘的聚离子液体能够提供更多的传导离子，进一步提高电池性能。
在本发明的一些实施例中，低粘度离子液体的阳离子为1-乙烯基咪唑、1，2-二甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、1-己基-3-甲基咪唑、n-甲基咪唑、n-乙基咪唑、2-乙基咪唑、n-丙基咪唑、2-丙基咪唑、2-异丙基咪唑中的至少一种，阴离子为cf3(cf2)nso3-、scn-和cf3so3-中的至少一种。需要说明的是，低粘度离子液体不使用含碘源的离子液体，实验证明，使用了含碘源的离子液体不仅不会因为增加传导离子提高电池的转换效率，反而会使电池转换效率降低。
在本发明的一些实施例中，多孔聚合物为氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物。
在本发明的一些实施例中，碘盐为碘化锂（lii）、碘化钾（ki）、碘化钠（nai）、碘化铵（nh4i）中的至少一种。
本发明实施例还提供了一种电解质的制备方法，制备方法包括以下步骤：
s10、将碘源、多孔聚合物以及低粘度离子液体加入有机溶剂中，混合搅拌均匀，然后加入聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除有机溶剂后，得权利要求1至6任一项电解质。
在本发明的一些实施例中，有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、丙腈、丁二腈中得至少一种;
或/和醇溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中得至少一种。
在本发明的一些实施例中，步骤s20中，去除有机溶剂后还包括：再次置于醇溶剂中静置1小时以上，再次干燥。实验证明，增加此部操作能够有利于提高电解质的电导率，这或许是因为提供了额外电荷通道。
进一步地，步骤s10中，继续搅拌的温度为30~60℃。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，可以理解的是，本发明并不限于以下实施例：
实施例一
步骤s10、将1mol碘化锂、0.5mol氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物以及10mol低粘度离子液体加入100ml乙醇中，混合搅拌均匀，然后加入5mol聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；低粘度离子液体的阳离子为1-乙烯基咪唑，阴离子为scn-。聚离子液体为1-烯丙基-3-己基咪唑碘盐在引发剂作用下聚合而成的聚离子液体。低粘度离子液体为粘度为170mpa·s。
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除乙醇后，再次置于50ml乙醇中静置1小时以上，再次干燥，得电解质。
s30、将得到的电解质应用于光敏染料太阳能电池中。
实施例二
步骤s10、将1mol碘化钾、0.5mol氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物以及12mol低粘度离子液体加入100ml乙酸丁酯中，混合搅拌均匀，然后加入4mol聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；低粘度离子液体的阳离子为1-丙基-3-甲基咪唑，阴离子为cf3so3-。聚离子液体为1-乙烯基-3-丙基咪唑碘盐聚合而成的聚离子液体。低粘度离子液体为粘度为220mpa·s。
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除乙酸乙酯后，再次置于60ml乙醇中静置1小时以上，再次干燥，得电解质。
s30、将得到的电解质应用于光敏染料太阳能电池中。
实施例三
步骤s10、将1mol碘单质铵、1.2mol多孔聚合物以及8mol低粘度离子液体加入100ml乙腈中，混合搅拌均匀，然后加入8mol聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；低粘度离子液体的阳离子为n-甲基咪唑，阴离子为scn-。聚离子液体为1-烯丙基-3-己基咪唑碘盐在引发剂作用下聚合而成的聚离子液体，或1-乙烯基-3-丙基咪唑碘盐聚合而成的聚离子液体。低粘度离子液体为粘度为350mpa·s。
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除有机溶剂后，再次置于乙醇中静置1小时以上，再次干燥，得电解质。
s30、将得到的电解质应用于光敏染料太阳能电池中。
对比例一
步骤s10、将1mol碘化钾、0.5mol氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物以及12mol1-甲基-3-丙基咪唑盐加入100ml乙酸丁酯中，混合搅拌均匀，然后加入4mol聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液。聚离子液体为1-乙烯基-3-丙基咪唑碘盐聚合而成的聚离子液体。低粘度离子液体为粘度为220mpa·s。
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除乙酸乙酯后，再次置于60ml乙醇中静置1小时以上，再次干燥，得电解质。
s30、将得到的电解质应用于光敏染料太阳能电池中。
对比例二
步骤s10、将1mol碘化钾、0.5mol氯化苄与4,4`-双(甲氧基甲基)联苯的多孔聚合物以及12mol低粘度离子液体加入100ml乙酸丁酯中，混合搅拌均匀，然后加入4mol聚离子液体，继续搅拌，得胶粘溶液；低粘度离子液体的阳离子为1-丙基-3-甲基咪唑，阴离子为cf3so3-。聚离子液体为1-乙烯基-3-丙基咪唑碘盐聚合而成的聚离子液体。低粘度离子液体为粘度为220mpa·s。
s20、将胶粘溶液真空干燥，去除乙酸乙酯后，得电解质。
s30、将得到的电解质应用于光敏染料太阳能电池中。
测试实施例一至实施例三，以及对比例一和对比例二的电池性能，结果见下表：
表1实施例一至实施例三，以及对比例一和对比例二的电池性能
此外，在实际测试及使用过程中，实施例一和实施二中使用碘盐对电池电极无不良影响，其电池使用寿命，及电池稳定性和实施例三类似。
根据本发明实施例的光敏染料太阳能电池的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。