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本论文将离子液体应用于染料敏化太阳能电池中的电解质部分,制备合成了离子液体低聚物与无机盐或其他类型离子液体共混组成电解质,研究这些电解质组成电池的光电性能,并加入添加剂以改善电池的光电参数,进一步研究了提高电池性能的机理问题,研究内容如下:
1.制备了1-甲基-3-聚氧乙烯基咪唑碘离子液体,通过与LiI和I2混合组成电解质并应用于染料敏化太阳能电池,调节LiI和I2浓度来优化电解质配方以获得较高电池光电转化效率,研究LiI不同浓度对电解质中I3-扩散系数的影响,对组装成电池氧化态染料还原速率的影响,以及对电极I3-还原速率的影响。
2.制备合成了1-甲基-3-聚氧乙烯咪唑硫氰酸离子液体,同PEOImI和I2组成电解质并应用于染料敏化太阳能电池中,通过改变I2浓度和PEOImI/PEOImSCN比例来优化电解质配方,以获得较高光电转化效率。测试了电解质的电导率和(I2SCN)-的扩散系数,不同电解质组成电池界面阻抗性能来研究对电池光电性能的影响。
3.制备了1-甲基-3-聚氧乙烯基咪唑碘离子液体,通过与烷基咪唑碘共混成电解质应用于染料敏化太阳能,其中与1-甲基-3-丙基咪唑碘共混的电解质组装成电池获得4.52%的光电转化效率。通过N-甲基苯并咪唑的添加提高了电池的开路光电压和短路光电流,通过粘度测试、差示扫描量热、拉曼光谱等测试研究NMBI提高电池性能机理。
4.将新型添加剂HCOOLi加入到烷基咪唑碘的离子液体电解质中,提高了电池的短路光电流,而使电池的开路光电压稍有下降,通过Mott-Schottky测试不同电解质浸润的TiO2工作电极的平带电位,通过阻抗谱和塔菲尔曲线观察TiO2/电解质界面性质等方法来研究HCOOLi在电池中的作用机理。
5.制备了低粘度、高稳定性的I-甲基-3-烯丙基咪唑甲酸,配置成电解质应用于染料敏化太阳能电池中,获得5.98%的光电转化效率。