[发明专利]形成离子液体结晶体系的染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型离子液体自组装成为双分子层结构，特别涉及形成离子 液体结晶体系的染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

通常，太阳能电池是用于将太阳光转化为电能的光伏元件。与其它能源 不同，太阳能电池可不受限制地使用，对环境友好，并因此被期望逐渐成为 日益重要的能源。特别地，期望太阳能电池不仅能使用太阳光充电，而且可 安装在各种便携式信息装置上如便携式计算机、移动电话、个人便携式终端 等。

常规地，由单晶或多晶硅制成的硅太阳能电池已被主要地应用。然而， 硅太阳能电池由于需要使用大型而昂贵的设备，并从而制造成本高，因而存 在缺陷。此外，由太阳能转电能转化效率增加的能力受到限制。因此，需要 新的替代物。

该硅太阳能电池的替代物为由可廉价制造的有机材料构成的太阳能电 池。特别地，考虑具有极低制造成本的染料敏化太阳能电池。该染料敏化太 阳能电池由于其使用透明电极，它可应用于建筑物或玻璃温室的外部玻璃墙。

染料敏化太阳能电池是一种光电化学太阳能电池，其包含由具有吸附于 其上的染料颗粒的金属氧化物纳米颗粒构成的光电极、对电极和装载在该两 个电极之间的氧化还原电解质。所述光电极由透明导电基底、含有金属氧化 物的金属氧化物层和染料组成。

当太阳光入射到该太阳能电池上时，光子首先被染料吸收。当染料吸收 太阳光时，其转变为激发态，如此使得电子转移至金属洋货物的导带，空穴 转移至电解质层。将电子传输至该电极上，然后流向外电路以传输电能，之 后它们以较低能态转移至对电极，在那里耗尽所传输的能量。

尽管使用有机溶剂电解质的常规染料敏化太阳能电池具有高能量转换效 率，但因电解质渗漏和有机溶剂蒸发，其性能随着时间恶化。该不稳定性是 由于有机溶剂的使用。从而，这类太阳能电池很难商业化。已进行多种尝试 以防止电解质渗漏。特别地，已经开发了使用离子液体电解质的染料敏化太 阳能电池，所述离子液体电解质具有不挥发、不可燃、热容量大、热稳定性 好、离子电导率高、分解电压高等诸多优点，能够提高太阳能电池的稳定性 和耐久性。

但是离子液体电解质粘度过大，不能很好地渗透到金属氧化物层中去， 故基于离子液体电解质的染料敏化太阳能电池光电转换效率始终不如基于低 黏度的有机溶剂电解质的染料敏化太阳能电池效率高。

发明内容

为了解决离子液体电解质的染料敏化太阳能电池光电转换效率低，本发 明提供一种形成离子液体结晶体系的染料敏化太阳能电池的制备方法，通过 给氧化还原电对创造出一条新的扩散途径来提高它们的扩散系数，进而提高 电池光电转换效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

首先制备硫氰酸-1-甲基-3-十二烷基咪唑盐：

将80～100ml的N-甲基咪唑和150～180ml的氯化正十二烷加入到 500ml三口瓶中，接通回流装置，并在回流装置上接干燥管，然后放入油浴 锅中中反应，油浴温度为70～80℃，稳定10～30min后升温，控制油浴温 度为100～110℃，回流60～80h后停止加热；

将装有油状液体的锥行瓶放到真空烘箱中，控制温度在120℃除去剩余 的氯化正十二烷，时间是10～16小时，最后得到浅黄色油状的硫氰酸-1-甲 基-3-十二烷基咪唑盐；

制备1-甲基-3-十二烷基咪唑碘：

将80～100ml的N-甲基咪唑和150～180ml的碘代正十二烷加入到 500ml三口瓶中，接通回流装置，并在回流装置上接干燥管，然后放入油浴 锅中中反应，油浴温度为70～80℃，稳定10～30min后升温，控制油浴温 度为100～110℃，回流60～80h后停止加热；

将装有油状液体的锥行瓶放到真空烘箱中，控制温度在120℃除去剩余 的碘代正十二烷，时间是10～16小时，最后得到油状的1-甲基-3-十二烷基 咪唑碘；