新型聚合物電解質(zhì)開發(fā)成功
2008-10-23 來源：中國聚合物網(wǎng)
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成本低、環(huán)境友好、效率高的染料敏化二氧化鈦納米晶太陽能電池是上世紀(jì)90年代提出的一種新型太陽能電池，它也是近年來太陽能電池研究的熱點(diǎn)。目前染料敏化太陽能電池常使用高揮發(fā)、高毒性的乙腈液體電解質(zhì)，這大大陽礙了其實(shí)用化進(jìn)程。研制新型聚合物電解質(zhì)對促進(jìn)染料敏化太陽能電池的開發(fā)應(yīng)用具有重要意義，新型電解質(zhì)在燃料電池、超級電容器、高能量密度電池等電化學(xué)器件也有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。
近年來，華僑大學(xué)吳季懷研究組一直致力于新型聚合物電解質(zhì)研究，提出熱塑性凝膠電解質(zhì)[《先進(jìn)功能材料》(Adv．Funct Mater．，2007，17(15)，2645-2652)]，該凝膠電解質(zhì)室溫時是凝膠，高溫時是溶膠，其電導(dǎo)率、粘度、溶膠。凝膠轉(zhuǎn)變溫度可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)摔基體和溶劑的比例，具有液體電解質(zhì)電導(dǎo)率高和界面能低的特征，又有固體電解質(zhì)長程穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
該課題組又提出熱固性凝膠電解質(zhì)新概念[《先進(jìn)材料》(Adv Mater 2007，19(22)，4006-4011)]，將有機(jī)電解質(zhì)溶液吸附在改性的多孔性超吸水樹脂中，使得電解質(zhì)穩(wěn)定性好，電導(dǎo)率高，界面能低，其電導(dǎo)率和吸液量可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)控基體的組成，改善了電解質(zhì)的性能，加快了染料敏化二氧化鈦納米晶太陽能電池的實(shí)用化進(jìn)程。
在此基礎(chǔ)上，課題組開發(fā)了聚N-甲基-4-乙烯基-吡啶碘(PNR4VPI)固體電解質(zhì)，PNR4VPI是由將含有季氮原子的吡啶環(huán)固定在聚乙烯骨架上，通過與碘陰離子的靜電作用形成的。由于大陽離子(骨架)和小陰離子(碘)的路易斯酸堿作用，PNR4VPI具有一定的電導(dǎo)率，通過摻入碘單質(zhì)和N-烷基吡啶碘其電導(dǎo)率大幅度提高。基于此新型固體電解質(zhì)，采用碘化鉀浸泡和真空制膜技術(shù)，組裝的固態(tài)染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到5.64％，為新型固體電解質(zhì)的研究提供了新思路。
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