论文部分内容阅读
限制染料敏化太阳能电池产业化的主要原因之一是其稳定性较差，发展固态电解质制作全固态电池是克服该问题的有效途径。固态离子导体具有渗透性好和易于合成等优点，是一类很重要的固态电解质材料。本文通过对咪唑环的结构修饰设计合成一系列固态咪唑碘盐离子导体作为固态电解质，应用于染料敏化太阳能电池，具体工作如下: (1)设计合成了一系列不同功能团取代的咪唑碘盐作为固态电解质将其应用于染料敏化太阳能电池中。将咪唑环的两个烷基链依次用酯基、羟乙基取代后，所得材料的电导率及电池性能逐步提高。将羟乙基、酯基双功能团取代的咪唑碘盐与I2，LiI，混合形成的固态电解质可以使电池获得7.45％的光电转换效率。进一步设计合成了双酯基取代咪唑碘盐，充当单一组分固态电解质。 (2)为减小固态DSSC中电子给体与电子受体之间的电荷复合，我们提出将氧化还原电对中的电子给体和电子受体分离，分别位于光阳极和对电极，由于光阳极层起始没有电子受体存在，电荷复合速率显著下降。与传统的电子给体/电子受体混合物电解质相比，固态DSSC的短路电流密度(Jsc)、开路电压(Voc)及光电转换效率(PCE)都得到明显提高。 (3)设计合成了一种含醚基官能团的基于1，2-二甲基咪唑的离子导体，通过X射线单晶衍射对单晶进行分析。其与LiI及I2混合得到的固态电解质使固态DSSC的光电转换效率达到7.55％。 (4)设计合成了一种含双炔基功能团的咪唑碘盐离子导体，作为单组分固态电解质，应用于固态DSSC时电池转换效率为6.8％。其单晶结构分析表明炔基之间较强的π-π作用力有利于较高的电导率及较高的电池效率。 (5)合成了一系列基于醚基功能团的聚离子液体。通过醚基的引入及醚基氧原子数目的增加，聚合物的柔性得到提高，导致电导率的增强进而电池效率也得到提高。