[发明专利]电解质组合物、染料敏化太阳能电池及制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于染料敏化太阳能电池的电解质组合物、包含该电解质组合物的染料敏化太阳能电池和制备该电解质组合物的方法。更具体地讲，本公开涉及这样一种用于染料敏化太阳能电池的电解质组合物、包含该电解质组合物的染料敏化太阳能电池和制备该电解质组合物的方法，即，该电解质组合物具有良好的离子电导率，并可提高染料敏化太阳能电池的稳定性和耐久性。

背景技术

为了开发可代替传统化石燃料的能源并解决日益逼近的能源危机问题，已经进行了各种研究尝试。具体地讲，为了找到利用替代能源(例如风能、原子能和太阳能)来替代将在几十年内耗尽的石油资源的方法，正在进行广泛的研究。在这些替代能源中，与其它能源相比，太阳能电池利用无限的且对环境友好的太阳能。自1983年首次制造出Se太阳能电池以来，太阳能电池已经受到强烈的关注，近来Si太阳能电池已经引起研究者的注意。

然而，因为生产成本高且在提高电池效率方面存在困难，所以难以实际利用Si太阳能电池。为了克服这个问题，研究者正在关注可以以低成本制造的染料敏化太阳能电池。

发明内容

一个实施例提供了一种具有优良的离子电导率的用于染料敏化太阳能电池的电解质组合物。另一实施例提供了一种包括电解质组合物的染料敏化太阳能电池和一种用于制备染料敏化太阳能电池的方法。

另一实施例提供了一种用于染料敏化太阳能电池的电解质组合物，该组合物包括：第一聚合物，具有小于或等于大约500的重均分子量；第二聚合物，具有大于或等于大约2000的重均分子量；无机纳米颗粒。

第一聚合物可包括液相的聚合物。第一聚合物可包括从由聚环氧烷、聚丙烯腈、聚烷基醚、聚亚烷基亚胺、聚亚烃化硫、两种或更多种前述物质的共聚物、两种或更多种前述物质的混合物组成的组中选择的至少一种。基于所述组合物的总重量，第一聚合物的量可以为大约1wt％至大约95wt％。

第二聚合物可包括固相的聚合物。第二聚合物可包括从由聚环氧烷、聚丙烯腈、聚亚烷基亚胺、聚亚烃化硫、聚偏二卤乙烯、两种或更多种前述物质的共聚物、两种或更多种前述物质的混合物组成的组中选择的至少一种。基于所述组合物的总重量，第二聚合物的量可为大约1wt％至大约20wt％。

所述无机纳米颗粒可包括从由碳基材料、金属氧化物和它们的组合组成的组中选择的至少一种。所述碳基材料可包括从由石墨、超导电乙炔黑、超导电碳黑、乙炔黑、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米线、碳纳米球、活性炭、富勒烯和它们的组合组成的组中选择的至少一种。所述金属氧化物可包括从由Al、Si、Sn、Zr、Ti、W、Zn、In、Ba、Nb、Ta、La、Sr、Y、Ho、Bi、Ce和它们的组合组成的组中选择的一种的氧化物。所述无机纳米颗粒具有小于大约1μm的平均粒径。基于所述组合物的总重量，所述无机纳米颗粒的量可为大约1wt％至大约30wt％。

所述的组合物还可包括氧化还原衍生物，其中，所述氧化还原衍生物可被构造为产生I/I₃^-氧化还原电对。所述的组合物还可包括从由乙腈、醇、四氢呋喃、丙酮、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、甲氧基乙腈、两种或更多种前述物质的混合物组成的组中选择的挥发性有机溶剂。所述组合物可以为凝胶的形式。

另一实施例提供了一种包含上述组合物的染料敏化太阳能电池。太阳能电池还可包括：第一电极；第二电极，与第一电极基本相对，其中，所述组合物可置于第一电极和第二电极之间。第一电极和第二电极中的至少一个可以基本上是透明的。

所述太阳能电池还可包括：第一层，置于第一电极和第二电极之间，第一层包括具有第一粘度的组合物；第二层，置于第一层和第二电极之间，第二层包括具有第二粘度的组合物，第二粘度不同于第一粘度。所述组合物可具有从第一电极向第二电极增大的粘度梯度。

另一实施例提供了一种包括太阳能电池的装置，其中，所述装置可选自于由玻璃温室或建筑的外部玻璃墙组成的组。

又一实施例提供了一种用于染料敏化太阳能电池的电解质组合物，所述电解质组合物包括：非挥发性非聚合的液体化合物，具有小于或等于大约500的分子量；聚合的化合物，具有大于或等于大约2000的重均分子量；无机纳米颗粒。

所述非聚合的化合物可包括从由碳酸亚烃酯、室温熔融盐和它们的组合组成的组中选择的一种。所述室温熔融盐可包括含有咪唑鎓盐的离子液体化合物。基于所述组合物的总重量，所述非聚合物的化合物的量可为大约1wt％至大约95wt％。