[发明专利]一种光响应性凝胶电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种光响应性凝胶电解质及其制备方法和应用，所述的光响应性凝胶电解质包括电解液，还包括偶氮苯/聚合物基体混合物；其中所述的偶氮苯/聚合物基体混合物由偶氮苯、聚合物基体混合制得。本发明提供的光响应性凝胶电解质，通过在聚合物基体中引入偶氮苯，利用偶氮苯吸收透过光阳极进入电解质中的光，偶氮苯发生异构现象带动聚合物链段的运动，促进离子在聚合物基体中的迁移，实现提高电解质离子电导率的目的，提高染料敏化太阳能电池的光电转换率。

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池领域，尤其涉及一种光响应性凝胶电解质及其制备方法和应用。

背景技术

化石能源是不可再生能源，正逐渐耗尽，特别是最近几年新兴国家的快速发展，对能源的需求大大提高。与此同时，化石能源的使用产生大量的温室气体，引发全球气候变化。太阳能替代传统化石能源是解决能源危机以及保护环境的最佳途径。近年来，太阳能电池的发展非常迅速，已经广泛应用在国民经济的许多领域。但是就目前太阳能电池高成本一直是太阳能电池推广使用的瓶颈，所以制作成本低、稳定、高效率的太阳能电池是太阳能电池产业的研究重点，也是太阳能电池能否大范围推广使用的先决条件。

染料敏化太阳能电池(DSSCs)是一种新型太阳能电池，与传统硅太阳能电池相比具有光电转换率高、成本低、制作工艺简单等优点。虽然基于液态电解质的染料敏化太阳能电池取得了较高的光电转换效率，但是液态电解质易泄露、挥发，致使组装而成的电池密封困难，且在长期实际应用中性能下降，使用寿命缩短。全固态电解质在电荷传输能力上表现出持续的稳定性，因此被广泛认为是非常有前景的替代品，但其存在的问题是较低的离子电导率。因此，结合液体电解质的快速电荷传输动力以及全固态电解质的电荷传输稳定性，现今设计出了聚合物凝胶电解质的三维网络。

凝胶电解质的离子电导率与液体电解质相比依旧有差距，所以现今研究的热点是如何提高凝胶电解质的离子电导率。而在目前的研究工作中，有相关研究工作者将导电纳米粒子加入电解质中，提高离子电导率的同时，缩短了氧化还原电对到电极/电解质界面的扩散路径，但该类凝胶电解质一般是非均相的，长时间使用会出现固液分离以及纳米粒子团聚的现象。

目前，关于通过紫外-可见光响应异构现象带动聚合物分子链运动，促进离子在聚合物网络中的迁移，从而提高凝胶电解质离子电导率的研究未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种光响应性凝胶电解质及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种光响应性凝胶电解质，包括电解液，还包括偶氮苯/聚合物基体混合物；其中所述的偶氮苯/聚合物基体混合物由偶氮苯、聚合物基体混合制得。

优选的，所述的偶氮苯包含但不限于下式的一种或多种：

其中，n＝1～11；R₁、R₂独立的为羟基、羧基、醛基、氨基中的一种。

优选的，所述的聚合物基体包括但不限于聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯)、聚氧乙烯醚、偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物中的一种或多种。

优选的，所述的电解液包括有机溶剂、氧化还原电对、添加剂。

进一步优选的，所述的有机溶剂包括腈类和/或碳酸酯类。

更进一步优选的，所述的有机溶剂包括但不限于乙腈、3-甲氧基丙腈、碳酸乙烯酯中的一种或多种。

进一步优选的，所述的氧化还原电对包括但不限于I₂/I^-，Br₂/Br^-，(SCN)₂/SCN^-，(SeCN)₂/SeCN^-中的一种或多种。