專利名稱：凝膠電解質(zhì)及包括該凝膠電解質(zhì)的染料敏化太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的一個或更多個實施例涉及一種用于染料敏化太陽能電池的凝膠電解質(zhì)和一種包括該凝膠電解質(zhì)的染料敏化太陽能電池。
背景技術：
染料敏化太陽能電池是使用光敏染料分子和氧化物半導體電極的光電-化學太陽能電池，光敏染料分子吸收可見光以產(chǎn)生電子-空穴對，氧化物半導體電極由氧化鈦形成以用于傳遞產(chǎn)生的電子。光電-化學太陽能電池包括光陽極，包括吸附有染料分子的半導體氧化物納米顆粒層；對電極，包括鉬催化劑；以及電解質(zhì)，包括氧化還原離子對。在光電-化學太陽能電池的組件中，電解質(zhì)是確定太陽能電池的光電效率和耐久性的關鍵元件。傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池包括低粘度的揮發(fā)性有機溶劑作為液態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)具有高的離子導電率，因此具有高的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，液態(tài)電解質(zhì)會泄漏或蒸發(fā)，因此包括液態(tài)電解質(zhì)的太陽能電池會具有低的耐久性。因此，為了防止泄漏和蒸發(fā)，需要具有高粘度和高沸點的溶劑。然而，當在電極中使用這樣的溶劑時，電解質(zhì)的離子導電率低。因此，需要增加離子的數(shù)量。然而，隨著離子的數(shù)量增加，出現(xiàn)暗電流和由碘引起的光吸收，因此開路電壓減小并且金屬電極被腐蝕得更快。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的多個方面涉及一種具有高的離子導電率和高的穩(wěn)定性并且用在染料敏化太陽能電池中的凝膠電解質(zhì)以及一種包括該凝膠電解質(zhì)的染料敏化太陽能電池。另外的方面將在下面的描述中部分地闡述，部分地將通過描述而變得明顯，或者可通過當前實施例的實踐而獲知。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種用于染料敏化太陽能電池的凝膠電解質(zhì)包含氧化還原對，由聚合物-碘配合物和碘化物鹽產(chǎn)生；無機納米顆粒；以及高粘度有機溶劑。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種染料敏化太陽能電池包括第一電極；光吸收層， 形成在第一電極的表面上；第二電極，面對其上形成有光吸收層的第一電極；以及上述的凝膠電解質(zhì)，設置在光吸收層與第二電極之間。在一個實施例中，聚合物-碘配合物由下面的式1表示式權利要求
1.一種用于染料敏化太陽能電池的凝膠電解質(zhì)，所述凝膠電解質(zhì)包含 氧化還原對，由聚合物-碘配合物和碘化物鹽產(chǎn)生；無機納米顆粒；以及高粘度有機溶劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述聚合物-碘配合物的所述聚合物包括從由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡啶、尼龍和多糖組成的組中選擇的至少一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述聚合物-碘配合物由下面的式1表示式1
4.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述無機納米顆粒包括從由二氧化鈦、二氧化硅和氧化銦錫組成的組中選擇的至少一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述高粘度有機溶劑是沸點為120°C或者高于120°C的有機溶劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述高粘度有機溶劑包括從由3-甲氧基丙腈、N-甲基吡咯烷酮、1-烴基-3-甲基咪唑鐺四氰基硼酸鹽、1-烴基-3-甲基咪唑鐺二氰胺和1-烴基-3-甲基咪唑鐺雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺組成的組中選擇的至少一種，其中，所述烴基為C1-C20烷基或C2-C20烯基。
7.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述凝膠電解質(zhì)還包含用于控制所述凝膠電解質(zhì)的粘度的聚合物。
8.根據(jù)權利要求7所述的凝膠電解質(zhì)，其中，基于100重量份的所述無機納米顆粒，用于控制所述凝膠電解質(zhì)的粘度的所述聚合物的量在20重量份與200重量份之間。
9.根據(jù)權利要求7所述的凝膠電解質(zhì)，其中，用于控制所述凝膠電解質(zhì)的粘度的所述聚合物包括從由基于亞乙基氧的聚合物和1，I" 二氟乙烯-六氟丙烯共聚物組成的組中選擇的至少一種。
10.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，在所述聚合物-碘配合物中，所述聚合物的重復單元與所述碘的混合摩爾比在20 1至1 1的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，由所述聚合物-碘配合物和所述碘化物鹽產(chǎn)生的所述氧化還原對包括所述聚合物-碘配合物的陰離子13_和碘離子Γ。
12.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，基于100重量份的所述無機納米顆粒，所述氧化還原對的量在40重量份與400重量份之間。
13.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，基于100重量份的所述無機納米顆粒，所述高粘度有機溶劑的量在1000重量份與1600重量份之間。
14.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述無機納米顆粒的平均粒徑在5nm與 200nm之間。
15.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述碘化物鹽包括從由碘化鋰、碘化溴、 碘化鈉、碘化鉀、碘化鎂、碘化銅、碘化硅、碘化錳、碘化鋇、碘化鉬、碘化鈣、碘化鐵、碘化銫、 碘化鋅、碘化汞、碘化銨、甲基碘、二碘甲烷、乙基碘、碘化乙烯、異丙基碘、異丁基碘、芐基碘、苯甲酰碘、烯丙基碘、碘化咪唑鐺、碘化吡啶鐺和碘化吡咯烷鐺組成的組中選擇的至少一種。
16.根據(jù)權利要求1所述的凝膠電解質(zhì)，其中，所述凝膠電解質(zhì)還包含從由4-叔丁基吡啶、卩比唑、咪唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、四唑、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、1，3，5-三嗪、2-氨基喹啉、3-氨基喹啉、5-氨基喹啉和6-氨基喹啉組成的組中選擇的至少一種含氮添加劑。
17.根據(jù)權利要求16所述的凝膠電解質(zhì)，其中，基于100重量份的所述無機納米顆粒， 所述含氮添加劑的量在100重量份與300重量份之間。
18.一種染料敏化太陽能電池，所述染料敏化太陽能電池包括 第一電極；光吸收層，形成在所述第一電極的表面上； 第二電極，面對所述第一電極的所述表面；以及凝膠電解質(zhì)，設置在所述光吸收層與所述第二電極之間，所述凝膠電解質(zhì)包含氧化還原對、無機納米顆粒和高粘度有機溶劑，所述氧化還原對由聚合物-碘配合物和碘化物鹽產(chǎn)生。
19.根據(jù)權利要求18所述的染料敏化太陽能電池，其中，所述聚合物-碘配合物由下面的式1表示式1
20.根據(jù)權利要求19所述的染料敏化太陽能電池，其中，基于100重量份的所述無機納米顆粒，所述氧化還原對的量在40重量份與400重量份之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于染料敏化太陽能電池的凝膠電解質(zhì)和一種包括該凝膠電解質(zhì)的染料敏化太陽能電池。該凝膠電解質(zhì)包含氧化還原對，由聚合物-碘配合物和碘化物鹽產(chǎn)生；無機納米顆粒；以及高粘度有機溶劑。
文檔編號H01M14/00GK102479617SQ201110276419
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)明者姜文盛, 李知愛, 申炳哲, 車始英, 金明燮 申請人:三星Sdi株式會社