[0028] 为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0029] 本发明下述实施例中所使用的(4-二茂铁乙炔基)苯胺为自己合成,合成参见:王林萍,基于(4-二茂铁乙炔基)苯胺/石墨烯复合物的电化学传感器研究,湖南师范大学。其他原料来自于上海泉昕进出口贸易有限公司。
[0030] 实施例1
[0031] 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质,包括如下重量份的组分:氰基咪唑型离子晶体40份,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯3份,碘单质5份,甲基苯并咪唑(MBI)5份。
[0032] 所述氰基咪唑型离子晶体的制备方法,包括如下步骤:
[0033] 1)1-甲基-4,5-二氰基咪唑的制备:将4,5-二氰基咪唑10g溶于乙腈100g中,后向其中加入碘甲烷15g和氢氧化钠5g,在40℃下搅拌反应8小时,后经过过滤、向反应体系中加入水,分液取有机相,旋蒸除去有机溶剂步骤,得到1-甲基-4,5-二氰基咪唑;
[0034] 2)氰基咪唑型离子晶体的制备:将经过步骤1)制备得到的1-甲基-4,5-二氰基咪唑15g溶于乙醚60g中,并向其中加入与步骤1)中碘甲烷10g,在40℃下搅拌反应6小时,后用乙酸乙酯洗涤5次,旋蒸除去溶剂。
[0035] 所述(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备方法,包括如下步骤:
[0036] 1)环氧改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,并向其中加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钾10g,在70℃下回流搅拌反应5小时,旋蒸除去溶剂,后用水离心洗涤5次,并置于100℃的真空干燥箱中烘得到环氧改性富勒烯;
[0037] 2)(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备:将经过步骤1)制备得到的环氧改性富勒烯30g分散于二甲亚砜150g中,再向其中加入(4-二茂铁乙炔基)苯胺10g,在70℃下搅拌反应6小时,旋蒸除去溶剂,后用二氯甲烷离心洗涤6次,得到(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0038] 一种染料敏化太阳能电池,采用所述基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质作为电解质。
[0039] 实施例2
[0040] 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质,包括如下重量份的组分:氰基咪唑型离子晶体43份,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯4份,碘单质7份,丁基苯并咪唑(NBB)6份。
[0041] 所述氰基咪唑型离子晶体的制备方法,包括如下步骤:
[0042] 1)1-乙基-4,5-二氰基咪唑的制备:将4,5-二氰基咪唑10g溶于氯仿120g中,后向其中加入碘乙烷17g和氢氧化钾6g,在45℃下搅拌反应8.5小时,后经过过滤、向反应体系中加入水,分液取有机相,旋蒸除去有机溶剂步骤,得到1-乙基-4,5-二氰基咪唑;
[0043] 2)氰基咪唑型离子晶体的制备:将经过步骤1)制备得到的1-乙基-4,5-二氰基咪唑17g溶于乙醚78g中,并向其中加入与步骤1)中碘乙烷10g,在43℃下搅拌反应6.5小时,后用乙酸乙酯洗涤6次,旋蒸除去溶剂。
[0044] 所述(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备方法,包括如下步骤:
[0045] 1)环氧改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯35g分散于异丙醇165g中,并向其中加入环氧氯丙烷13g和氢氧化钾10g,在73℃下回流搅拌反应7小时,旋蒸除去溶剂,后用水离心洗涤6次,并置于104℃的真空干燥箱中烘得到环氧改性富勒烯;
[0046] 2)(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备:将经过步骤1)制备得到的环氧改性富勒烯40g分散于N-甲基吡咯烷酮175g中,再向其中加入(4-二茂铁乙炔基)苯胺10g,在75℃下搅拌反应7小时,旋蒸除去溶剂,后用二氯甲烷离心洗涤7次,得到(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0047] 一种染料敏化太阳能电池,采用所述基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质作为电解质。
[0048] 实施例3
[0049] 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质,包括如下重量份的组分:氰基咪唑型离子晶体46份,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯5份,碘单质7份,叔丁基吡啶(TBP)7份。
[0050] 所述氰基咪唑型离子晶体的制备方法,包括如下步骤:
[0051] 1)1-丙基-4,5-二氰基咪唑的制备:将4,5-二氰基咪唑10g溶于乙腈135g中,后向其中加入1-碘丙烷18g和碳酸钠7.5g,在50℃下搅拌反应9小时,后经过过滤、向反应体系中加入水,分液取有机相,旋蒸除去有机溶剂步骤,得到1-丙基-4,5-二氰基咪唑;
[0052] 2)氰基咪唑型离子晶体的制备:将经过步骤1)制备得到的1-丙基-4,5-二氰基咪唑18g溶于乙醚80g中,并向其中加入1-碘丙烷10g,在46℃下搅拌反应7小时,后用乙酸乙酯洗涤6次,旋蒸除去溶剂。
[0053] 所述(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备方法,包括如下步骤:
[0054] 1)环氧改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯40g分散于正丁醇180g中,并向其中加入环氧氯丙烷18g和氢氧化钾10g,在76℃下回流搅拌反应7小时,旋蒸除去溶剂,后用水离心洗涤7次,并置于106℃的真空干燥箱中烘得到环氧改性富勒烯;
[0055] 2)(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备:将经过步骤1)制备得到的环氧改性富勒烯50g分散于N,N-二甲基甲酰胺185g中,再向其中加入(4-二茂铁乙炔基)苯胺10g,在77℃下搅拌反应7小时,旋蒸除去溶剂,后用二氯甲烷离心洗涤7次,得到(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0056] 一种染料敏化太阳能电池,采用所述基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质作为电解质。
[0057] 实施例4
[0058] 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质,包括如下重量份的组分:氰基咪唑型离子晶体48份,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯6份,碘单质8份,添加剂8份;所述的添加剂是甲基苯并咪唑(MBI)、丁基苯并咪唑(NBB)、叔丁基吡啶(TBP)按质量比2:3:5混配而成。
[0059] 所述氰基咪唑型离子晶体的制备方法,包括如下步骤:
[0060] 1)1-丁基-4,5-二氰基咪唑的制备:将4,5-二氰基咪唑10g溶于氯仿142g中,后向其中加入1-碘丁烷19g和碳酸钾9g,在55℃下搅拌反应9.5小时,后经过过滤、向反应体系中加入水,分液取有机相,旋蒸除去有机溶剂步骤,得到1-丁基-4,5-二氰基咪唑;
[0061] 2)氰基咪唑型离子晶体的制备:将经过步骤1)制备得到的1-丁基-4,5-二氰基咪唑19g溶于乙醚93g中,并向其中加入1-碘丁烷10g,在48℃下搅拌反应7.5小时,后用乙酸乙酯洗涤7次,旋蒸除去溶剂。
[0062] 所述(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备方法,包括如下步骤:
[0063] 1)环氧改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯45g分散于脂肪醇190g中,并向其中加入环氧氯丙烷18.5g和氢氧化钾10g,在78℃下回流搅拌反应7.5小时,旋蒸除去溶剂,后用水离心洗涤6次,并置于108℃的真空干燥箱中烘得到环氧改性富勒烯;所述脂肪醇是乙醇、异丙醇、正丁醇按质量比1:2:4混配而成。
[0064] 2)(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备:将经过步骤1)制备得到的环氧改性富勒烯58g分散于N-甲基吡咯烷酮190g中,再向其中加入(4-二茂铁乙炔基)苯胺10g,在78℃下搅拌反应7.5小时,旋蒸除去溶剂,后用二氯甲烷离心洗涤8次,得到(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0065] 一种染料敏化太阳能电池,采用所述基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质作为电解质。
[0066] 实施例5
[0067] 一种基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质,包括如下重量份的组分:氰基咪唑型离子晶体50份,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯7份,碘单质10份,丁基苯并咪唑(NBB)10份。
[0068] 所述氰基咪唑型离子晶体的制备方法,包括如下步骤:
[0069] 1)1-乙基-4,5-二氰基咪唑的制备:将4,5-二氰基咪唑10g溶于氯仿150g中,后向其中加入碘乙烷20g和碱性催化剂10g,在60℃下搅拌反应10小时,后经过过滤、向反应体系中加入水,分液取有机相,旋蒸除去有机溶剂步骤,得到1-乙基-4,5-二氰基咪唑;所述碱性催化剂是氢氧化钠、碳酸钠按质量比3:5混配而成。
[0070] 2)氰基咪唑型离子晶体的制备:将经过步骤1)制备得到的1-乙基-4,5-二氰基咪唑20g溶于乙醚100g中,并向其中加入与步骤1)中相同的碘乙烷10g,在50℃下搅拌反应8小时,后用乙酸乙酯洗涤7次,旋蒸除去溶剂。
[0071] 所述(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备方法,包括如下步骤:
[0072] 1)环氧改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯50g分散于异丙醇200g中,并向其中加入环氧氯丙烷20g和氢氧化钾10g,在80℃下回流搅拌反应8小时,旋蒸除去溶剂,后用水离心洗涤7次,并置于110℃的真空干燥箱中烘得到环氧改性富勒烯;
[0073] 2)(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的制备:将经过步骤1)制备得到的环氧改性富勒烯60g分散于N,N-二甲基甲酰胺200g中,再向其中加入(4-二茂铁乙炔基)苯胺10g,在80℃下搅拌反应8小时,旋蒸除去溶剂,后用二氯甲烷离心洗涤8次,得到(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0074] 一种染料敏化太阳能电池,采用所述基于离子晶体的染料敏化太阳能电池用固态电解质作为电解质。
[0075] 对比例1
[0076] 本例提供一种固态电解质,其组分与实施例1中的基本相同,不同的是:其中不含有(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯。
[0077] 对比例2
[0078] 本例提供一种固态电解质,按照中国发明专利CN102592832A实施例13方法制备得到。
[0079] 将实施例1-5和对比例1-2所述准固态电解质趁热滴到到光阳极染料二氧化钛膜与Pt电极之间,进一步加热使得凝胶电解质完全渗透到二氧化钛膜多孔膜中,通过真空填充技术组装染料敏化太阳能电池,在25℃下,使用氙灯模拟太阳光,光强100mW/cm2条件下,2
测得电池(有效面积0.16cm)光电参数见表1。
[0080] 表1染料敏化太阳能电池光电性能参数
[0081]
[0082] 从上表可以看出,本发明实施例公开的固态电解质组装成染料敏化太阳能电池后,太阳能电池光电转换效率在6.52-7.22%之间,远远高于对比例1光电转化效率3.85%,可见,本发明实施例公开的固态电解质有利于提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率等光学性能,(4-二茂铁乙炔基)苯胺改性富勒烯的加入对提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率、开路电压和短路电流均有促进作用。
[0083] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。