论文部分内容阅读
液体电解质存在易泄漏、不易密封等缺点,固态电解质电导率较低,满足不了实际的应用,而凝胶复合电解质比液体电解质稳定,比固态电解质电导率高,所以得到广泛研究。由于含有离子液体的凝胶复合电解质具有较高的电导率、良好的机械性能和热稳定性,成为目前研究的热点。但凝胶复合电解质的电导率比液体电解质要低得多,而且随着聚合物基的加入,电导率逐渐降低,因此把提高含离子液体凝胶复合电解质电导率作为研究的重点。染料敏化太阳能电池与硅太阳能电池相比较,具有价格低廉、制作简单、性能稳定等优点,但采用凝胶复合电解质的染料敏化太阳能电池比硅太阳能电池的光电转换效率低,所以提高光电转换效率成为染料敏化太阳能电池的首要任务。本文通过“两步法”制备出1-(1-羟基丙烷)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C3OHMIM]BF4)。在[C3OHMIM]BF4中引入烯类单体原位聚合制备出含[C3OHMIM]BF4的PHEMA基、PMMA基、P(HEMA-MMA)基凝胶复合电解质,用红外(FTIR)、交流阻抗(AC)、热重(TG)等测试技术对其结构、电导率、热稳定性等进行表征和研究。结果表明,当烯类单体与离子液体[C3OHMIM]BF4的质量比为3：7时,PHEMA基的凝胶复合电解质室温离子电导率为3.06x10-3S·cm-1, PMMA基室温离子电导率高于PHEMA基,为6.43×10-3S·cm-1, P (HEMA-MMA)基为3.87×10-3S·cm-1。凝胶复合电解质的离子电导率与温度变化关系均遵循Arrhenius方程,最大热分解温度大于300℃。采用纳米溶胶Si02和Ti02对凝胶复合电解质PMMA-PC-[C3OHMIM]BF4.PHEMA-PC-[C3OHMIM]BF4.P(HEMA-MMA)-PC一[C3OHMIM]BF4进行改性,制备出一系列改性凝胶复合电解质。通过红外、交流阻抗、热重等测试方法考察改性后电解质的结构、电导率、热稳定性等。结果表明,纳米溶胶SiO2的加入使凝胶复合电解质的离子电导率增加,当烯类单体与[C30HMIM]BF4的质量比为3：7时,PHEMA基的凝胶复合电解质室温离子电导率为5.26×10-3S·cm-1, PMMA基为8.11×10-3S·cm-1,P(HEMA-MMA)基为7.32×10-3S·cm-1。同等条件下,纳米溶胶Ti02的加入其室温离子电导率更高一些,PHEMA基为5.33×10-3S·cm-1,PMMA基为8.31×10-3S·cm-1,P (HEMA.MMA)基为7.98×10-3S·cm-1。凝胶复合电解质的电导率与温度变化关系均遵循Arrhenius方程,最大热分解温度大于300℃,具有很好的热稳定性。用KI和I2提供I-/I3-氧化还原电对,以PMMA、PHEMA和P(MMA-HEMA)为基体,制备出一系列凝胶复合电解质,组装染料敏化太阳能电池(DSSC)。研究表明,当P(MMA-HEMIA)基质量分数为10%时,总的光电转换效率η为1.28%。光照强度越高,η值越大。不同染料溶剂对η值有影响,同等条件下,采用乙醇+乙腈混合溶液,η值更大。当采用质量分数为10%的PMMA基凝胶复合电解质组装DSSC时,其光电转换效率最高,在100mW/cm2的模拟太阳光照射下,测得电池的开路电压为0.70V,短路电流密度为1.104mA/cm2,总的光电转换效率为1.61%。