磷酸酯和四丁基哌嗪碘鹽在DSSCs的應(yīng)用.pdf

1、本文針對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)中電解質(zhì)存在的問題做了一些研究。 針對(duì)三苯胺固體空穴傳輸材料與納米TiO2電極接觸性能差，導(dǎo)致電池效率低的問題，我們引入不同數(shù)量的磷酸酯基團(tuán)合成了一系列三苯胺磷酸酯化合物作為液體空穴傳輸材料，代替目前常用的液體電解質(zhì)，同時(shí)還可解決常用液體電解質(zhì)溶劑易揮發(fā)和其中的氧化還原電對(duì)中I2對(duì)電極的腐蝕等問題。通過質(zhì)譜、核磁共振氫譜對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并研究了其電化學(xué)性能，從理論上和實(shí)驗(yàn)上討論了該

2、液體空穴傳輸材料的可行性。通過對(duì)其電化學(xué)測(cè)試進(jìn)行能級(jí)比較，和組裝電池測(cè)試，得知此類空穴傳輸材料和N719染料能級(jí)不匹配，不能有效傳遞電子，但是可以和HOMO更正(大于1.2 V vs.NHE)的染料匹配。要尋找與之相匹配的有機(jī)染料才能使此類液體空穴傳輸材料有效工作。 針對(duì)液體電解質(zhì)溶劑沸點(diǎn)低、易揮發(fā)導(dǎo)致電池壽命短的問題，我們合成了一系列不同鏈長(zhǎng)的磷酸酯類化合物作為電解質(zhì)溶劑，通過質(zhì)譜、核磁共振氫譜對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過對(duì)其

3、物性的研究發(fā)現(xiàn)此類磷酸酯化合物具有粘度低、沸點(diǎn)高、電化學(xué)窗口寬、不參與電極反應(yīng)、有效溶解電解質(zhì)添加劑等優(yōu)點(diǎn)，作為電解質(zhì)溶劑組裝電池后考察了其電池性能參數(shù)，研究了該電解質(zhì)溶劑的最佳使用條件。研究發(fā)現(xiàn)此類電解質(zhì)溶劑組裝電池后在較高溫度下性能與常用的電解質(zhì)溶劑甲氧基丙腈組裝的電池性能幾乎一樣，這就表明，在不降低電池性能的前提下可用這種溶劑取代常用低沸點(diǎn)電解質(zhì)溶劑，這個(gè)結(jié)果使DSSCs的在實(shí)際應(yīng)用方面跨進(jìn)了一步。 同時(shí)針對(duì)電解質(zhì)中陽(yáng)離子

4、可供選擇的品種少的問題，利用1,1,4,4-四丁基哌嗪作為抗衡陽(yáng)離子，通過多種方法首次得到了一種含有雙I-的1,l,4,4-四丁基哌嗪碘鹽(TBPI)，通過質(zhì)譜、核磁共振氫譜、晶體結(jié)構(gòu)對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。作為離子鹽添加到丁二腈中組裝成全固態(tài)電池，在室溫下沒有很好的效果(不超過0.1％)，而升高溫度或添加到甲氧基丙腈和丙二腈的混合溶劑中組裝成液體電池，在室溫下電池效率達(dá)到2％左右。要得到更好的效率，首要問題是尋找對(duì)TBPI溶解性好的溶劑