[Bmim]I離子液體電解質(zhì)在DSC中的應(yīng)用研究.pdf

1、染料敏化納米晶太陽能電池(DSC)由于其具有低成本、易制備和較高的光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)而成為太陽能電池研究的一個(gè)熱點(diǎn)。DSC的研究不僅對(duì)探索制備廉價(jià)太陽能電池的途徑有實(shí)際意義，其研究結(jié)果在半導(dǎo)體光電子學(xué)、納米多孔材料、有機(jī)電解質(zhì)、材料界面理論及光電化學(xué)等方面均具有重要的科學(xué)意義。本文從提高DSC穩(wěn)定性及光電性能出發(fā)，采用不易揮發(fā)且性能穩(wěn)定的1-丁基-3-甲基咪唑碘離子液體來制備離子液體及凝膠電解質(zhì)，利用聚乙烯咪唑制備固體電解質(zhì)，并研究這三

2、種電解質(zhì)所組裝的DSC的光電性能及穩(wěn)定性。 (1)合成了1-丁基-3-甲基咪唑碘([Bmim]I)新型離子液體有機(jī)碘鹽，并制備并組裝了含有[Bmim]I的離子液體電解質(zhì)DSC，系統(tǒng)研究了[Bmim]I、碘化鉀和碘的濃度對(duì)DSC電池性能的影響。經(jīng)過優(yōu)化后，當(dāng)CIL=0.9 mol·L-1、CKI=0.5 mol·L-1、=0.12 mol·L-1時(shí)，所制備的離子液體DSC在AM1.5光強(qiáng)下，電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)6.34％。

3、(2)以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為膠凝劑，制備并組裝了含有[Bmim]I的PVP基凝膠電解質(zhì)DSC，系統(tǒng)研究了[Bmim]I、碘化鉀、碘對(duì)凝膠電解質(zhì)DSC電池性能的影響。經(jīng)過優(yōu)化后，所制備的凝膠電解質(zhì)在30 ℃時(shí)得到最大的電導(dǎo)率為2.3 mS·cm-1，所制備的凝膠電解質(zhì)DSC在AM1.5光強(qiáng)下，電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)5.41％。凝膠電解質(zhì)的σ－T曲線符合Arrhenius方程，并求得聚合物凝膠電解質(zhì)體系的活化能(Ea)。 (3)

4、合成聚乙烯咪唑(PVI)，用碘代正丁烷對(duì)PVI進(jìn)行季銨化反應(yīng)，并對(duì)其進(jìn)行I2摻雜。以PVI作為基體制備了高性能PVI基固體電解質(zhì)，組裝了全固態(tài)DSC。結(jié)果表明，通過I2摻雜可以大幅度提高固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率。經(jīng)過優(yōu)化，在I-與I2的摩爾比為10:1時(shí)，固體電解質(zhì)電導(dǎo)率達(dá)到最大值，為9.09×10-5 S·cm-1，以此所組裝的PVI基固體電解質(zhì)DSC在AM1.5光強(qiáng)下電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)2.46％，并初步探討其離子傳輸機(jī)理。 (4