染料敏化太陽能電池中離子液體基凝膠復合電解質膜的性能及優(yōu)化.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)由于其具有制作工藝簡單、理論轉換效率高、成本低、壽命長等優(yōu)點，有可能成為未來太陽能電池的主導。電解質是影響DSSC光電效率的主要因素。其中凝膠復合電解質兼具液態(tài)電解質與固態(tài)電解質的優(yōu)點，解決了液態(tài)電解質不穩(wěn)定、易揮發(fā)、易降解、密封難等缺點以及固態(tài)電解質導電率低的不足。因此，凝膠復合電解質已成為這一領域研究的熱點。
　　 本文采用“兩步法”制備出離子液體1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([EAM

2、IM]BF4)，加入非質子溶劑PC、DMC對其改性。采用原位聚合法向其引入烯類單體MMA、HEMA，制備出一系列含離子液體的凝膠復合電解質膜。通過紅外，電化學工作站、熱重等手段考察離子液體及凝膠復合電解質的結構、電導率、穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。研究表明，離子液體的電導率在30℃時達到1.48×10-3 S·cm-1;用PC/DMC的混合物溶劑對其進行改性，電導率先增大后減小，最大電導率達到12.48×10-3 S·cm-1。凝膠復合電解質膜P

3、HEMA-PC/DMC-[EAMIM] BF4、 PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4的離子電導率均隨著溫度的升高而增大，相同條件下，前者電導率比后者小;但就穩(wěn)定性而言，前者比后者更穩(wěn)定。兩者的熱穩(wěn)定性良好，最大熱失重均在300℃以上。
　　 在凝膠復合電解質PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4中加入KI和I2（提供I-/I3-氧化還原電對），將其組裝成染料敏化太陽能電池。考察了凝膠復合電解質膜的熱穩(wěn)定性及PMM

4、A質量分數、溫度等對凝膠復合電解質膜電導率的影響，測試了含不同電解質的DSSC的光電性能參數，并對不同電解質的DSSC的光電性能進行了分析比較。研究表明，在25℃下，當PMMA質量分數為10％時，DSSC用凝膠復合電解質膜PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4電導率為4.15×10-3S·cm-1;電導率隨PMMA質量的增加而減小，隨溫度的升高而增大，并且凝膠復合電解質的導電行為符合Arrhenius方程;PMMA質量分數為10％

5、的凝膠電解質組裝的DSSC，在100mW/cm2的模擬太陽光照射下，測得電池的開路電壓為0.69V，短路電流密度為6.440mA/cm2，總的光電轉換效率為2.94％。
　　 用納米TiO2及鐵摻雜納米TiO2對PMMA-PC/DMC-[EAMIM]BF4、以及由MMA、HEMA單體共混形成P(MMA-HEMA)-PC/DMC-[EAMIM] BF4凝膠復合電解質膜進行改性，并組裝染料敏化太陽能電池，分別進行光電性能的測試。結果