[发明专利]一种用于染料敏化太阳能电池的电解质溶液

说明书

技术领域：

本发明涉及电解质溶液，特别是涉及一种可用于染料敏化太阳能电池的电解质溶液。本发明还涉及该电解质溶液在制备染料敏化太阳能电池中的用途。

背景技术：

随着人类文明的发展，能源危机和环境污染所带来的严重问题引起了越来越多人们的重视，可再生能源的开发迫在眉睫。在众多可再生能源中，太阳能电池是目前利用可再生能源可行性最高的一种途径。相对占据太阳能电池主导市场的单晶硅电池，染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell，简称为DSSC)以低成本优势、无污染、稳定性好、性能优异，展现了太阳能电池的一个新的发展方向。染料敏化太阳能电池是1991年由瑞士Graetzel等人利用联吡啶钌配合物染料和纳米多孔TiO₂薄膜制备出的，主要由透明导电玻璃、纳米TiO₂多孔半导体薄膜、染料光敏化剂、电解质和对电极组成。其中电解质溶液是太阳能电池的核心部分之一，不同的电解质溶液对电池的性能影响极大。

在目前广泛使用的电解质中，以液态电解质的效率最高。其中，添加了烷基咪唑碘盐的液态电解质，由于烷基咪唑阳离子较大的体积利于提高还原的速率，可以进一步提高电池的效率，因此液态电解质中常常会添加烷基咪唑碘盐。

Nazeeruddin等在文献J.Am.Chem.Soc.，2001，123，1613-1624中提到的电解质溶液中添加了0.6mol/L的1，2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)，使电池性能得到进一步的提高。

Zhaofu Fei等在文献Inorg.Chem.，2006，45，10407-10409中提到的电解质溶液中添加了0.8mol/L的1-烯丙基-3-甲基咪唑碘(AMII)，也是一种性能优异的电解质。

上述技术中提到的烷基咪唑碘盐例如DMPII为黄色固体，在溶剂中的溶解度有限，在0.6mol/L的浓度下长时间放置会有黄色沉淀出现，而且电解质溶液粘度稍大，影响了电解质作用的进一步发挥。而AMII粘度较低，但是成本稍高。

因此，进一步获得性能改良的可用于染料敏化太阳能电池的电解质溶液，仍是本领域技术人员所期待的。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能改良的可用于染料敏化太阳能电池的电解质溶液。本发明人令人惊喜地发现，将烷基取代的咪唑碘化合物与1-烯丙基-3-甲基咪唑碘(简称为AMII)组合使用配制成电解质溶液，可以有效提高该电解质的性能，进而有效提高使用该电解质溶液制成的染料敏化太阳能电池的性能。本发明基于上述发现而得以完成。

为此，本发明第一方面提供了一种可用于染料敏化太阳能电池的电解质溶液，其包含：

i)烷基取代的咪唑碘化合物；

ii)1-烯丙基-3-甲基咪唑碘；

iii)LiI；

iv)I₂；和

vii)溶剂。

根据本发明第一方面所述的电解质溶液，其中还包含v)硫氰酸胍和vi)4-叔丁基吡啶。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物选自下列的一种或多种：1，2-二甲基-3-丙基咪唑碘(简称为DMPII)、1-乙基-3-甲基咪唑碘、1-丙基-3-甲基咪唑碘、1-丁基-3-甲基咪唑碘、1-己基-3-甲基咪唑碘、1，3-二甲基咪唑碘、1-辛基-3-甲基咪唑碘、1-癸基-3-甲基咪唑碘、1-十二烷基-3-甲基咪唑碘、1-十六烷基-3-甲基咪唑碘、和1-苄基-3-甲基咪唑碘。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物是1，2-二甲基-3-丙基咪唑碘。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物的浓度为0.1～1mol/L。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物的浓度为0.2～0.9mol/L。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物的浓度为0.2～0.8mol/L。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的烷基取代的咪唑碘化合物的浓度为0.2～0.7mol/L，例如约0.2mol/L、约0.3mol/L、约0.35mol/L、约0.4mol/L、约0.45mol/L、约0.5mol/L、约0.6mol/L、约0.7mol/L。

根据本发明第一方面任一项所述的电解质溶液，其中所述的1-烯丙基-3-甲基咪唑碘的浓度为0.1～1mol/L。