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CN103429662B - 一种聚合物电解质组合物和含有所述组合物的染料敏化太阳能电池 - Google Patents

一种聚合物电解质组合物和含有所述组合物的染料敏化太阳能电池 Download PDF

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CN103429662B CN201280012679.5A CN201280012679A CN103429662B CN 103429662 B CN103429662 B CN 103429662B CN 201280012679 A CN201280012679 A CN 201280012679A CN 103429662 B CN103429662 B CN 103429662B
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Abstract

本发明提供了一种聚合物电解质组合物、通过在正常温度混合所述聚合物电解质组合物得到的凝胶型聚合物电解质以及含有所述电解质的染料敏化太阳能电池。由于包括聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物，因此在制造所述聚合物电解质时不需要通过热辐射或者UV辐射进行的交联工序，使得制造方法简单。因此，所述聚合物电解质可用于大规模生产太阳能电池并且由于所述电解质中包含的聚合物和有机溶剂之间优异的亲和性因而保持均匀状态而在两个组分之间没有出现相分离，并且由于凝胶化聚合物电解质的粘附性能的缘故因而在太阳能电池中具有优异的电极-电解质界面性能。含有所述聚合物电解质组合物作为电解质的染料敏化太阳能电池能够长时间使用并能够以预定水平以上保持稳定的转换效率。

Description

一种聚合物电解质组合物和含有所述组合物的染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及聚合物电解质组合物、通过在正常温度混合所述聚合物电解质组合物得到的凝胶型聚合物电解质以及含有所述电解质的染料敏化太阳能电池。
背景技术
在1991年，由瑞士的Gratzel等研发的染料敏化太阳能电池是含有以二氧化钛(TiO2)作为主要组分的半导体纳米颗粒、用于吸收太阳光线的染料、电解质和铂反电极的光电化学电池(Nature，第353卷，第737页，1991)，并且其优点在于，相对于硅太阳能电池而言，其制造成本低，电池具有透明属性，能够制造柔性电池，并且对环境变化敏感度较低。染料敏化太阳能电池和已知利用p-n结的硅太阳能电池彼此之间的区别在于，在所述已知的太阳能电池中同时进行太阳能的吸收过程和分离电子空穴对以形成电流的过程，但是在染料敏化太阳能电池中，太阳能的吸收和电荷转移过程是分开的，通过使用染料吸收太阳能，并且通过使用半导体以电子形式转移电荷。
染料敏化太阳能电池由于其使用对环境无害的材料并且其生产成本为硅太阳能电池的1/5，因此作为一种新型的具有当前的发电成本水平的再生能源而引起关注。尽管染料敏化太阳能电池具有前述的很多优点，但是考虑到长期稳定性、由电解溶液的液体泄漏产生的毒性以及在太阳能电池长期工作时的溶剂的极化，染料敏化太阳能电池的商业化仍存在诸多严重问题。原因是由于染料敏化太阳能电池中已经使用的电解质包含液体挥发性有机溶剂如乙腈。因此，需要研发出解决上述问题并改善电池性能的新型聚合物电解质材料。制造聚合物电解质的已知方法的示例包括将聚合物添加至液体电解质以进行物理凝胶的方法(韩国专利No.10-0553337和韩国专利公开公报No.10-2009-0107861)和将单体或者反应性低聚体添加至液体电解质以进行聚合从而实施化学凝胶的方法(韩国专利公开公报No.2006-0118068和2007-0060960)。物理凝胶聚合物电解质的问题在于在聚合物和有机溶剂之间随着时间的推移可能出现相分离现象，并且由于对金属氧化物层的粘附力不足，因此在电极和电解质之间的界面处的电荷转移反应的电阻增加，从而降低了电流和效率性能。同时，在将单体或者低聚体添加至液体电解质以聚合或者交联反应进行凝胶的情况中，存在残留在交联和聚合反应过程中添加的例如引发剂和交联剂等化合物的高度可能性，并且在所述化合物残留在电解质中时降低了所述太阳能电池的电压或电流性能。
发明内容
本发明的一个实施方式涉及提供一种聚合物电解质组合物，所述聚合物电解质组合物具有优异的对包含在电解质中的有机溶剂的亲和性、离子导电性、和对电极的粘附性。
本发明的一个实施方式涉及提供一种染料敏化太阳能电池，考虑到使用液体电解质的已知染料敏化太阳能电池，本发明的染料敏化太阳能电池能够使电解溶液挥发或液体泄漏降为最小，能够长时间使用，并且以预定水平以上保持稳定的转换效率。
在一个一般方面，用于染料敏化太阳能电池的聚合物电解质组合物包含含有下式1表示的重复单元的聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物、高沸点溶剂、氧化还原衍生物和陶瓷颗粒：
[式1]
其中，R是氢原子；具有1至20个碳原子的直链、环状或支链烷基，其可以包括杂元素，如氧、硫或氮和氟；或者具有6至20个碳原子的芳烷基。
在根据本发明的一般方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的重均分子量为1,000至1,0000,000克/摩尔。
在根据本发明的具体方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物可以是聚(碳酸亚乙基酯)、聚(碳酸亚丙基酯)、聚(碳酸亚丁基酯)、聚(碳酸环己基酯)、或者它们的混合物或衍生物。
在根据本发明的优选方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的含量为5重量%至95重量%。
在根据本发明的该一般方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述高沸点溶剂可以是选自环状碳酸酯、内酯和正常温度熔融盐的单一物质或者混合物。
在根据本发明的具体方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述高沸点溶剂可以是选自碳酸亚乙基酯、碳酸亚丙基酯、它们的环状衍生物、γ-丁内酯和离子型液体的单一物质或者混合物。
在根据本发明的该具体方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述氧化还原衍生物可以提供I-/I3-的氧化还原对。
在根据本发明的该一般方面的用于染料敏化太阳能电池的所述聚合物电解质组合物中，所述陶瓷颗粒可以是选自Al2O3、SiO2、TiO2、SnO2、CeO2、ZrO2、BaTiO3、Y2O3和沸石的单一物质或者混合物。
在优选方面，所述陶瓷颗粒的平均粒径可以为0.0001μm至1,000μm。
在优选方面，所述陶瓷颗粒的含量可以为2重量%至20重量%。
本发明的聚合物电解质组合物通过在正常温度简单混合工序提供了一种凝胶型聚合物电解质。
在另一个主要方面，染料敏化太阳能电池包括所述电解质。
在制造根据本发明的该方面的所述聚合物电解质时，不需要通过热辐射或者UV辐射进行的交联工序，使得制造方法简单。因此，所述聚合物电解质可用于大规模生产太阳能电池，并且由于所述电解质中包含的聚合物和有机溶剂之间优异的亲和性，因而保持均匀状态而在两个组分之间没有出现相分离，并且由于凝胶化聚合物电解质的粘附性，因而在太阳能电池中具有优异的电极-电解质界面性能。含有所述聚合物电解质组合物作为电解质的染料敏化太阳能电池能够长时间使用并能够以预定水平以上保持稳定的转换效率。另外，由于制得的太阳能电池出于半固体状态，因此可以制造具有任意控制至预定水平的尺寸和形状的柔性太阳能电池。
附图说明
图1为在AM1.5滤光片条件下在实施例11和12以及比较例3和4中制造的应用于本发明的染料敏化太阳能电池上照射氙(Xe)白光和100mW/cm2的光获得的当前电流-电压曲线图。
图2为通过测量本发明的实施例12和14以及比较例的3和4中制造的染料敏化太阳能电池的光转换效率得到的曲线图。
具体实施方式
在本发明的一个一般方面，一种用于染料敏化太阳能电池的聚合物电解质组合物包含含有由下式1表示为基质聚合物的重复单元的聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物。
[式1]
其中，R是氢原子；具有1至20个碳原子的直链、环状或支链烷基，其可以包括杂元素，如氧、硫或氮和氟；或者具有6至20个碳原子的芳烷基。
所述聚合物的主链的碳酸酯基团(-OCOO)具有碳键，使得对碳酸酯或者内酯基有机溶剂的亲和性是优异的。因此，当制造含有所述碳酸酯作为基质聚合物的所述聚合物电解质时，在所述聚合物和所述有机溶剂之间没有随时间推移出现相分离现象，并且在电极和电解质之间确保具有优异的混合界面粘附性能。因此，含有所述聚合物基质的所述聚合物电解质没有发生液体泄漏和挥发，并且在将所述聚合物电解质应用于染料敏化太阳能电池时，可以得到高效率和优异的长期稳定性。
另外，在制造所述聚合物电解质时，所述基质聚合物能够通过在正常温度简单混合进行物理凝胶而没有发生聚合或交联反应。
特别是，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物对有机溶剂例如用作染料敏化太阳能电池电解质的电解质溶液的线性碳酸酯、环状碳酸酯和内酯具有优异的亲和性，使得即使所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物长时间存储同时相互混合，也不出现相分离现象。另外，由于玻璃转化温度低，因此链移动活跃，确保了易于转移离子的结构，使得包含在主链中的氧元素帮助离解电解质中的盐。
另外，可以诱导所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物以使染料敏化太阳能电池中的含有所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的电解质组合物发生物理凝胶，使得可以在没有施加外部热处理或者提供给额外的交联催化剂的情况下形成凝胶聚合物电解质。化学交联反应可能是降低太阳能电池的性能的一个因素，因为引发剂或者催化剂可能作为杂质保留在电解质中。
所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物不受特别限制，但是鉴于陶瓷颗粒的均匀分散和凝胶化效率，可以具有优选为1,000至1,000,000克/摩尔的重均分子量。
由式1表示的所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的示例不受限制，但是考虑到由于对有机溶剂的高亲和性，没有出现相分离现象，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物可以优选为聚(碳酸亚乙基酯)、聚(碳酸亚丙基酯)、聚(碳酸亚丁基酯)、聚(碳酸环己基酯)、或者它们的混合物或衍生物。
以所述聚合物电解质组合物的总重量计，所包含的所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的含量可以优选为5重量%至95重量%，当所述含量小于5重量%时，电解质溶液的凝胶化可能进行地不充分，并且当所述含量大于95重量%时，会形成硬的凝胶但离子的运动速度降低，使得由于低的离子电导率，太阳能电池的效率可能是低的。
根据本发明的一个一般方面的所述聚合物电解质组合物包含作为电解质溶液的溶剂和氧化还原衍生物以及所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物。
所述溶剂是一种高沸点溶剂，并且在前述和下文的描述中可以理解为术语“高沸点溶剂”是指沸点高于150℃，并且优选为200℃至500℃的有机溶剂或者在正常温度或30℃至100℃熔解的盐。
所述溶剂不受限制，只要所述溶剂满足上述条件，并且鉴于用于充分地溶解盐的高极性，高沸点溶剂的示例可以包括碳酸酯，例如碳酸亚乙基酯或碳酸亚丙基酯以及它们的环状衍生物；有机溶剂，例如内酯，例如γ-丁内酯；和含有咪唑鎓盐或者吡唑烷鎓盐的离子型液体。选自所述溶剂的物质可以单独使用或以混合物的形式使用。在此，所述离子型液体在30℃至100℃的正常温度以液体状态存在的离子型盐，并且不像含有金属阳离子和通常在800℃以上的高温熔融的非金属阴离子的离子型盐化合物，在100℃以下的温度以液体状态存在的离子型盐称为离子型液体，更具体地，在正常温度以液体状态存在的离子型液体称为正常温度离子型液体或者正常温度熔融盐。
同时，所述氧化还原衍生物提供了I-/I3-的氧化还原对，并且可以由碘和二碘盐形成，并且离子共存并导致可逆反应。
所述碘盐不受限制，并且其示例可以包括碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化铜、碘化硅、碘化锰、碘化钼、碘化钙、碘化铁、碘化铯、碘化锌、碘化汞、碘化铵、甲基碘化物、亚甲基碘化物、乙基碘化物、亚乙基碘化物、异丙基碘化物、异丁基碘化物、苄基碘化物、苯甲酰基碘化物、烯丙基碘化物、咪唑鎓碘化物和1-甲基-3-丙基咪唑鎓碘化物。
考虑到离子电导率，碘化物盐的含量为0.01M至10.0M，优选为0.1M至1.0M。
另外，鉴于确保太阳能电池的高效率，优选的是，所述碘化物的含量为0.01M至0.1M。
根据本发明的一个一般方面的所述聚合物电解质组合物包含所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物和电解质溶液，并且进一步包含陶瓷颗粒以改善凝胶化，离子电导率和光散射性能。
可以单独添加诸如氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、SnO2、CeO2、ZrO2、BaTiO3、Y2O3和沸石的颗粒或者以两种以上不同物质的混合物形式添加来作为陶瓷颗粒的示例。所述陶瓷颗粒的尺寸不受限制，但是在0.0001μm至1,000μm之间，优选为0.001μm至1μm以确保均匀分散并控制电解质的厚度。
优选的是，所添加的陶瓷颗粒的含量以所述电解质组合物的总重量计为2重量%至20重量%。当陶瓷颗粒的含量小于2重量%时，难以显示离子导电性的改善效果，并且当所述含量大于20重量%时，凝胶聚合物电解质的柔性降低并且由于陶瓷颗粒的凝块现象使得离子电导率再次降低，这对太阳能电池的效率的改善造成不利的影响。
此外，只要能够实现本发明的目的，本发明的聚合物电解质组合物可以进一步包含已知的组分，例如包含在染料敏化太阳能电池的聚合物电解质中的开路电压增加剂(openvoltageincreasingagent)。
本发明的聚合物电解质组合物不包含用于化学交联反应的引发剂和催化剂等，并且可以在正常温度容易地发生物理凝胶以制造凝胶型聚合物电解质。
所述聚合物电解质可以用作染料敏化太阳能电池的电解质。
在染料敏化太阳能电池的工作原理中，当太阳光线入射在电池上时，光子被染料吸收。染料处于激发态，电子运动至TiO2的导带，然后运动到电极以流动通过外电路，这生成了电能。染料通过接受来自电解质的与运动至TiO2的电子数量相同的电子而处于初始状态，所使用的电解质是氧化还原对，例如碘化物(I-)/三碘化物(I3-)，并用于接受来自反电极的电子且通过氧化还原反应将所述电子运输到染料。太阳能电池的开路电压由TiO2半导体的费米能级和电解质的氧化还原水平之间的差异决定的。
制造染料敏化太阳能电池以实施所述工作原理的方法不受特别限制，其示例在下文说明。
以下的染料敏化太阳能电池是一个示例，其中含有在其上形成的染料的光电极与反电极彼此相对，并且凝胶型电解质分布在其间。
具体地说，光电极包括纳米氧化物层，其中染料在透明导电电极上被吸收。透明导电电极是掺杂有氟或铟锡氧化物(ITO)的例如氟化铟氧化物(FTO)的导电氧化物被施加在诸如玻璃的透明基底上的电极。所述基底可以不受限制地使用透明材料，只要该材料足够透明以允许太阳射线入射，并且可以由塑料制成，例如聚碳酸酯或聚碳酸亚乙基酯。纳米氧化物层由含有一种或者多种选自由二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)和氧化钨(WO3)组成的组中的金属氧化物的组合物制成，并且是在其上吸收染料的层。优选的是，纳米氧化物层的厚度为5μm至20μm。可以通过使用钌复合物或者含有有机染料的溶液吸收染料。可以使用吸收可见光线的钌复合物作为染料，并且可以使用任何染料，只要该染料能够有效地吸收可见光线并发射电子。
使用铂催化剂形成在透明导电电极上的物质作为反电极。可以通过如下方式获得铂层：将含有其中所溶解的铂的六氯铂酸(H2PtCl6)溶液滴加在透明导电电极上，进行旋涂、并在400℃至600℃进行10分钟至60分钟的热处理。另外，铂层可以通过使用溅射法、化学蒸汽沉积法、蒸汽沉积法、热氧化法和电化学镀法等来形成。这里，施加在反电极上的铂起到氧化还原对的还原反应的催化剂的作用。
在制得含有染料被吸收并且铂反电极设置为彼此相对的纳米氧化物层的光电极之后，将凝胶型聚合物电解质放在其间。
通过进行搅拌并且在正常温度铸造根据本发明的一个一般方面的聚合物电解质组合物，可以容易地获得凝胶型聚合物。
可以采用热塑性膜来结合凝胶型聚合物电解质和两个电极，并且当在两个电极之间放置厚度为25μm至60μm的热塑性膜然后在60℃至120℃保持5秒至20秒以结合两个电极时，可以制造含有彼此一体化的电极和电解质的染料敏化太阳能电池。
含有根据本发明的聚合物电解质组合物的染料敏化太阳能电池显示出优异的电池性能和耐用性。
根据以下实施例可以更好地理解本发明，这些实施例用来例示本发明，而不应该被理解为用于限制本发明。
实施例1：聚合物电解质的制造
按15：85的重量比混合聚(碳酸亚丙基酯)(重均分子量：202,000)和电解质溶液以制造聚合物电解质。
将0.5M的碘化锂(LiI)、0.05M的碘(I2)和0.5M的4-叔丁基吡啶溶解在碳酸亚乙基酯/γ-丁内酯混合溶剂(重量比为50:50)中以制造所用的电解质溶液。
在使用磁力搅拌器于正常温度混合之后，通过在无水气氛条件下铸造制得凝胶型聚合物电解质。
实施例2：聚合物电解质的制造
除了聚(碳酸亚乙基酯)和电解质溶液的重量比为20:80之外，以与实施例1的上述程序相同的方法制造凝胶型聚合物电解质。
实施例3至7：聚合物电解质的制造
按照表1的含量进一步添加作为陶瓷颗粒的氧化铝(平均粒径为2nm至4nm)，所述含量以实施例2中的聚合物电解质组合物的总重量计，从而制得凝胶型聚合物。
[表1]
实施例 氧化铝含量(重量%)
1 0
2 0
3 2
4 4
5 6
6 8
7 10
实施例8
根据与实施例4相同的方法制造凝胶型聚合物电解质，不同之处在于使用重均分子量为157,000的聚(碳酸亚丙基酯)代替重均分子量为202,000的聚(碳酸亚丙基酯)。
实施例9
根据实施例4相同的方法制造凝胶型聚合物电解质，不同之处在于聚(碳酸亚丙基酯)与电解质溶液的混合比为75:25。
实施例10
通过与实施例4的上述相同程序制造凝胶型聚合物电解质，不同之处在于使用4.0重量%的平均粒径为300的二氧化硅代替氧化铝作为陶瓷颗粒。
比较例1
不添加实施例1所使用的聚(碳酸亚丙基酯)来制造液体电解质。
比较例2
根据实施例1相同的方法制造聚合物电解质，不同之处在于，在制造凝胶聚合物电解质时，使用聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(重均分子量：380,000，Kynar2801)来代替聚(碳酸亚丙基酯)。
检测例1
评价实施例1至10获得的凝胶型聚合物电解质和比较例1和2获得的电解质的溶剂和聚合物之间的相分离、凝胶化程度、陶瓷颗粒凝块的出现以及离子导电率，并且将结果列在下表2中。
[表2]
在表1的说明中，×表示相应的现象没有出现，△表示相应的现象稍微出现，并且○表示相应的现象踊跃出现。
实施例11至20：染料敏化太阳能电池的制造
（1）染料吸收二氧化钛光电极的制造
通过旋涂将其中溶解有2重量%的异丙醇钛(IV)的丁醇溶液施加在涂布有掺杂氟的氧化铟(FTO)的透明导电基底上，然后在450℃进行30分钟热处理以形成阻挡层。采用刮刀法将含有二氧化钛的涂布组合物(Ti-NanoxideT20/SP，Solaronix)施加于透明导电电极，并且在450℃进行30分钟热处理以形成具有10至15μm厚度的TiO2纳米氧化物层。将0.3mM的N719(Solaronix，Co.，Ltd.，其为钌基光敏染料)和顺式-二异硫氰酸-双(2,2'-联吡啶基-4,4'-二羧酸)钌(II)双(叔丁基铵)溶解在乙腈和叔丁醇的混合溶剂(重量比为50:50)中，以制得染料溶液。将所制得的TiO2电极于30℃浸没在其中18小时，然后干燥，制得染料吸收二氧化钛光电极。
(2)铂反电极的制造
通过旋涂将其中溶解有0.01M的六氯铂酸(H2PtCl6)的异丙醇溶液施加在涂布有FTO的透明导电玻璃基底上，然后在450℃进行30分钟热处理，制得涂布有铂层的铂反电极。
(3)太阳能电池的制造
将染料吸收二氧化钛光电极和铂反电极彼此相对设置后，通过铸造方法将在实施例1至10中制得的凝胶聚合物电解质提供在两个电极之间。在将具有25μm厚度的热熔融膜放置在两个电极之间之后，在90℃加热10秒以结合两个电极。将它们于50℃老化1小时，最终制得含有彼此一体化的电极和电解质的染料敏化太阳能电池。
比较例3
根据实施例11相同的步骤制造染料敏化太阳能电池，不同之处在于，只将在比较例1获得的电解质溶液用于电解质。
比较例4
根据实施例11相同的步骤制造染料敏化太阳能电池，不同之处在于，将比较例2中获得的聚合物电解质用于电解质。
检测例2
在100mM/cm2的入射光的条件下，使用氙白光和AM1.5滤光片评价实施例11至20以及比较例3和4中制得的染料敏化太阳能电池的电池性能。所得到的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线的示例显示在图1中，并且从曲线图中评价的短路电流密度(JSC)、开路电压(VOC)、填充因子(FF)和由曲线计算出的效率值描述在下表3中。
图1所示的示例涉及在实施例11和11以及比较例3和4中获得的太阳能电池。
[表3]
从表3的结果可以看出，随着聚合物电解质中所含的聚合物的含量的升高，短路电流密度和效率下降。原因是由于聚合物电解质的离子电导率下降，从而降低了电解质中存在的离子的运动速度。
在比较例3(其是施加比较例1的液体电解质的染料敏化太阳能电池的示例)的情况中可以看出，短路电流密度和效率与施加实施例的聚合物电解质的半固体染料敏化太阳能电池的一样高。
同时，与施加实施例的聚合物电解质的情况相比，施加比较例2的聚合物电解质(其是施加用作已知的染料敏化太阳能电池的聚合物基质以代替本发明的聚合物基质的聚合物(聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物))的染料敏化太阳能电池(比较例4)效率低。
另外，在聚合物电解质包含具有纳米尺寸的陶瓷颗粒的情况下，与相反的情况相比，效率得到提高，并且可以看出在含量为4重量%时效率最高。
同时，随时间的推移，测量在实施例12(包含实施例2的聚合物电解质)、实施例14(包含实施例4的聚合物电解质)和比较例3和4中制造的染料敏化太阳能电池的效率，以检测染料敏化太阳能电池的随时间推移的稳定性，并且将结果显示在图2中。
由图2来看，与使用液体电解质的染料敏化太阳能电池(比较例3)相比，采用固体聚合物电解质制造的染料敏化太阳能电池的初始效率稍低，但是太阳能电池性能随时间推移更加稳定。特别是，与保持81%的初始效率的液体型染料敏化太阳能电池(比较例3)和采用聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物基聚合物电解质制得的染料敏化太阳能电池(实施例4，84%的初始效率)相比，在实施例14中制得的半固体型染料敏化太阳能电池的情况中，在10天后保持98%的初始效率，并且显示优异的长期稳定性。上述结果是因为电解质溶液发生凝胶化，并且在两个组分之间因聚合物对有机溶剂的优异亲和性而保持均匀状态没有相分离，电解质溶液受到聚合物电解质的约束。结果，与液体电解质体系相比，电池的液体泄漏损失下降，从而确保性能更加稳定。因此，通过将聚合物电解质施加于染料敏化太阳能电池而显著地提高了长期稳定性。

Claims (13)

1.一种用于染料敏化太阳能电池的聚合物电解质组合物，所述组合物包含：
含有由下式1表示的重复单元的聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物；
高沸点溶剂；
氧化还原衍生物；
和陶瓷颗粒：
[式1]
其中，R是氢原子；具有1至20个碳原子的直链、环状或支链烷基；或者具有6至20个碳原子的芳烷基。
2.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的重均分子量为1,000至1,0000,000。
3.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物是聚(碳酸亚乙基酯)、聚(碳酸亚丙基酯)、聚(碳酸亚丁基酯)、聚(碳酸环己基酯)、或者它们的混合物或衍生物。
4.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述聚(碳酸亚烷基酯)基聚合物的含量为5重量％至95重量％。
5.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述高沸点溶剂是选自环状碳酸酯、内酯和正常温度熔融盐的单一物质或者混合物。
6.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述高沸点溶剂是选自碳酸亚甲基酯、碳酸亚乙基酯、碳酸亚丙基酯、它们的环状衍生物、γ-丁内酯和离子型液体的单一物质或者混合物。
7.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述氧化还原衍生物提供I-/I3-的氧化还原对。
8.如权利要求1所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒是选自Al2O3、SiO2、TiO2、SnO2、CeO2、ZrO2、BaTiO3、Y2O3和沸石的单一物质或者混合物。
9.如权利要求1或8所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒的平均粒径为0.0001μm至1,000μm。
10.如权利要求1或8所述的聚合物电解质组合物，其中，所述陶瓷颗粒的含量为2重量％至20重量％。
11.一种用于染料敏化太阳能电池的凝胶型聚合物电解质，所述凝胶型聚合物电解质通过混合权利要求1所述的聚合物电解质组合物以在正常温度进行凝胶而得到。
12.一种染料敏化太阳能电池，所述电池包含：
权利要求1所述的聚合物电解质组合物。
13.一种染料敏化太阳能电池，所述电池包含：
权利要求11所述的凝胶型聚合物电解质。
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