[发明专利]一种氧化还原电对及其应用

说明书

技术领域

 本发明属于染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种氧化还原电对及其应用。

背景技术

氧化还原电对（简称为氧化还原对）是太阳能电池尤其是染料敏化太阳能电池的核心部分，主要用于染料敏化太阳能电池中电子的传输，其性能的优劣直接影响太阳能电池的效率与应用。

目前，染料敏化太阳能电池中使用和研究最广泛的是I^-/I₃^-氧化还原电对。I^-/I₃^-氧化还原对具有电子交换速度快、与光生电子的复合速度慢等优点，但是也存在对电流收集器的金属基底的腐蚀、碘的挥发、吸收可见光等缺点，而且氧化还原电势偏低，影响了染料敏化太阳能电池的大面积和商业化应用。因此，研制出具有优异性能的氧化还原对对于染料敏化太阳能电池的商业化应用意义重大。

随着对氧化还原对研究的深入，新的氧化还原对越来越多样化，主要包括金属配合物如Co的配合物、Fe的配合物、Ni的配合物、Cu的配合物；无机氧化还原对如Br₃^-/Br^-、SCN^-/(SCN)₂、SeCN^-/(SeCN)₂、S^2-/S_n^2-等；有机氧化还原对如TEMPO（四甲基哌啶）、苯醌、二硫化物/硫醇等，其中基于TEMPO的有机氧化还原对因其优异的效能已被广泛研究。TEMPO是一种稳定的自由基，以氧原子为中心的自由基受到周围四个甲基的空间位阻保护和N-O基团的共轭效应，使其非常稳定的存在。然而现有技术中基于TEMPO氧化还原对的染料敏化太阳能电池光电转化效率较低，不能满足太阳能电池的工业化要求。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种具有较高电化学电势且能够提高染料敏化太阳能电池光电转化效率的氧化还原电对。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氧化还原电对，它由含碘离子液体和TEMPO衍生物组成，所述的TEMPO衍生物为选自满足下述化学通式的化合物中的一种或多种的组合：

、、、和

上述化学通式中，a、b、c和d独立地为1~4的整数，Z选自Br、Cl、SCN、N(CN)₂、C(CN)₃、B(CN)₄、BF₄、PF₆、CF₃SO₃、C₂F₅SO₃、[N(SO₂CF₃)₂]、ClO₄和CF₃COO中的一种。

优化地，所述的含碘离子液体为选自满足下述化学通式的离子液体中的一种或多种的组合：

、、、、和

上述化学通式中， e为1~4的整数，f为1~6的整数。

进一步地，所述的含碘离子液体和TEMPO衍生物的摩尔比为1:0.1~1。

本发明还提供一种氧化还原对在制备染料敏化太阳能电池的电解质中的应用。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明氧化还原电对，通过在含碘离子液体中加入TEMPO衍生物，使得该氧化还原电对具有较高的氧化还原电势，并且其对金属基底无腐蚀、几乎不吸收可见光，适用于制备染料敏化太阳能电池电解质。

具体实施方式

本发明氧化还原电对，由含碘离子液体和TEMPO衍生物组成，其中TEMPO衍生物为选自满足下述化学通式的化合物中的一种或多种的组合：

、、、和