專利名稱：離子液體電解質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種離子液體電解質，屬于染料敏化太陽能電池中的電解質的制造領域。
背景技術：
染料敏化太陽能電池作為第三代薄膜太陽能電池以其高性能低成本得到廣泛的關注，在發(fā)展制備工藝簡單，成本低廉，高效率的潔凈能源方面具有重大意義。傳統(tǒng)的染料敏化太陽能中的電解質部分一般是由容易揮發(fā)性的有機溶劑、碘鹽和單質碘組成，但由于有機溶劑的揮發(fā)性對整體電池的穩(wěn)定性和壽命非常不利，成為影響電池實際應用的阻礙因素。離子液體作為室溫熔融鹽具有寬電化學窗口、零蒸汽壓、高電導率、環(huán)境友好等特點成為代替普通有機溶劑的首選。然而使用于染料敏化太陽能電池中的離子液體多是碘作為陰離子的熔融鹽，此類離子液體由于粘度高影響了離子在其中的傳輸導致電池效率普遍偏低(Kubo, ff.，T. Kitamura, et al. (2002). " Quas i-so I id-statedye-sensitized solar cells using room temperature molten salts and alowmolecular weight gelator. " Chemical Communications(4) :374-375)。Peng Wang等報道了將一種低粘度離子-甲基乙基咪唑二氰胺與高粘度的離子液體共混以降低電解質粘度使電池最高效率達到 6. 6% (Wang, P.，S. M. Zakeeruddin, et al. (2003). " A newionic IiquidelectroIyte enhances the conversion efficiency of dye-sensitizedsolar cells. " Journal ofPhysical Chemistry B 107(48) : 13280-13285),但是這種二氰胺離子液體存在不穩(wěn)定的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種離子液體電解質，可作為染料敏化太陽能電池的電解質，提高光電轉化效率。本發(fā)明提供的離子液體電解質包括甲酸類離子液體和碘單質，所述甲酸類離子液體的分子式為A+HC00—，其中，A+為有機陽離子；所述離子液體電解質中碘單質的摩爾濃度為 0. 05mol/L_lmol/Lo上述的離子液體電解質中，所述離子液體電解質中碘單質的摩爾濃度具體可為0.lmol/L0上述的離子液體電解質中，所述A+選自下述離子中的任一種
riR1上述的離子液體電解質中，所述甲酸類離子液體的結構式如式(I)所示，
權利要求
1.一種離子液體電解質，包括甲酸類離子液體和碘單質，所述甲酸類離子液體的分子式為A+HCOO—，其中，A+為有機陽離子；所述離子液體電解質中碘單質的摩爾濃度為0.05mol/L ilmol/L、
2.根據權利要求I所述的離子液體電解質，其特征在于所述A+選自下述離子中的任一種 其中，Rp R2、R3和R4均為H或C1-C6的烷基。
3.根據權利要求I或2所述的離子液體電解質，其特征在于所述甲酸類離子液體的結構式如式(I)所示， 其中，R5為甲基、乙基、丙基、異丙基、乙稀基或稀丙基，R6為甲基或乙基。
4.根據權利要求1-3中任一所述的離子液體電解質，其特征在于所述離子液體電解質還包括含碘離子液體，所述含碘離子液體的分子式為A+r，所述A+選自下述離子中的任一種又 I 0 又Z3 R2 'R3、r2,I、R4 I \=JR3、 1， 其中，R1, R2、R3和R4均為H或C1-C6的烷基；所述離子液體電解質中所述甲酸類離子液體和所述含碘離子液體的體積份數(shù)比為(1-10) (0-9)，但所述含碘離子液體的體積不為O。
5.根據權利要求4所述的離子液體電解質，其特征在于所述含碘離子液體為1，3_二甲基咪唑碘、I-甲基-3-乙基咪唑碘、I-甲基-3-丙基咪唑碘、I-甲基-3-烯丙基咪唑碘、I-甲基-3- 丁基咪唑碘和I-甲基-3-己基咪唑碘中任一種。
6.根據權利要求1-5中任一所述的離子液體電解質，其特征在于所述離子液體電解質還包括含碘無機鹽；所述含碘無機鹽為碘化鋰、碘化鈉、碘化鉀和碘化鎂中至少一種；所述離子液體電解質中所述含碘無機鹽的摩爾濃度為O-lmol/L，但不為O。
7.根據權利要求1-6中任一所述的離子液體電解質，其特征在于所述離子液體電解質還包括添加劑，所述添加劑為硫氰胍鹽與N-甲基苯并咪唑和N- 丁基苯并咪唑中任一種的混合物，所述離子液體電解質中所述添加劑的摩爾濃度為O-lmol/L，但不為O。
8.根據權利要求7所述的離子液體電解質，其特征在于所述硫氰胍鹽為硫氰酸胍。
9.根據權利要求7或8所述的離子液體電解質，其特征在于所述離子液體電解質為下述I)-3)離子液體中任一種 1)由甲酸類離子液體、碘單質和含碘無機鹽組成；所述離子液體電解質中，所述碘單質的摩爾濃度為0. 05mol/L-lmol/L ;所述含碘無機鹽的摩爾濃度為O-lmol/L,但不為0 ; 2)由甲酸類離子液體、含碘離子液體和碘單質組成；所述離子液體電解質中，所述甲酸類離子液體和所述含碘離子液體的體積份數(shù)比為(1-10) (0-9)，但所述含碘離子液體的體積不為0 ; 3)由甲酸類離子液體、含碘離子液體、碘單質和添加劑組成；所述離子液體電解質中，所述甲酸類離子液體和所述含碘離子液體的體積份數(shù)比為(1-10) (0-9)，但含碘離子液體的體積不為0 ;所述碘單質的摩爾濃度為0. 05mol/L-lmol/L ;所述添加劑的摩爾濃度為O-lmol/L,但不為 O。
10.權利要求1-9中任一所述離子液體電解質在作為染料敏化太陽能電池中電解質的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種離子液體電解質。該離子液體電解質包括甲酸類離子液體和碘單質，所述甲酸類離子液體的分子式為A+HCOO-，其中，A+為有機陽離子；所述離子液體電解質中碘單質的摩爾濃度為0.05mol/L-1-1mol/L-1。本發(fā)明提供的離子液體電解質用于染料敏化太陽電池中可獲得高達5.9％的光電轉化效率，而且這種電解質不易揮發(fā)解決了揮發(fā)性問題，并替代二氰胺離子液體，解決了易降解和釋放有毒物質的問題，本身有吸附于電池工作電極表面的特性，能部分替代小分子添加劑的功能，進一步提高電池的整體穩(wěn)定性。
文檔編號H01L51/44GK102651280SQ201110045929
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權日2011年2月25日
發(fā)明者劉佳, 楊浩田, 林原 申請人:中國科學院化學研究所